文档介绍：熵和熵增加原理的微观意义
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热力学第二定律的实质: 自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.
一不可逆与无序
不可逆性的微观本质:一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
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功
热
自发转化为
为化转发自能不
自发转化为
为化转发自能不
大量分子的有序运动
大量分子的无序运动
方向:向更加无序状态方向自发进行
热功转换
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初态(两个温度不同的系统)
热传导
末态(温度相同的系统)
温度是分子无序运动平均动能大小的量度
初态(两个系统平均动能不同,分子运动无序,但仍可区分)
末态(两个系统平均动能相同,分子运动无序,也不可区分,即更加无序)
方向:向无序性增大的方向自发进行
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气体绝热自由膨胀
位置的分布较有序
更无序
气体体积V1
自由膨胀为
气体体积V2
不能自由压缩为
方向:向更加无序的状态方向自发进行
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如何定量的描述无序度?
一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
不可逆过程的微观本质:
热力学第二定律只适用于大量分子的体系
注意
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二无序度与热力学概率
1. 宏观状态数和微观状态数
玻耳兹曼认为:从微观上看,对于一个系统的状态的宏观描述是非常不完善的,系统的同一个宏观状态实际上可能对应于非常非常多的微观状态,而这些微观状态是粗略的宏观描述所不能加以区别的。
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微观状态:微观上看,对系统内的个体加以区分的状态
宏观状态:从总体上观察,而对系统个体不予区分的状态
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4个可分辨的粒子在容器中的位置分布
宏观状态 (分配种类)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
微观状态 (分子分布方式)
abcd
abc bcd
cda
dab
d
a
b
c
ab
ac
ad
bc
bd
cd
cd
bd
bc
ad
ac
ab
a
b
c
d
bcd
cda
dab
abc
abcd
一个宏观态对应的微观状态数W
1
4
6
4
1
a
b
c
d
A
B
10
0
1
2
3
4
5
6
4个粒子的分布
左4,右0
左3,右1
左2,右2
左1,右3
左0,右4