文档介绍：第四章热力学第二定律
自然过程的方向
热力学第二定律
热力学第二定律的统计意义
热力学几率
玻耳兹曼熵公式
可逆过程和卡诺定律
克劳修斯熵公式
熵增加原理
自然过程的方向
满足能量守恒的过程一定能实现吗?
功热转换
m
通过摩擦而使功变热的过程是不可逆的
功热转换过程具有方向性。
热量由高温物体传向低温物体的过程是不可逆的;
或, 热量不能自动地由低温物体传向高温物体。
气体的绝热自由膨胀
气体向真空中绝热自由膨胀的过程是不可逆的。
非平衡态到平衡态的过程是不可逆的
一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
热传导
热力学第二定律
与热现象有关的宏
观过程的不可逆性
宏观过程的方向性
自然宏观过程按一定方向进行的规律就是热力学第二定律
怎样精确表述?
各种自然的能实现的宏观过程的不可逆性是相互沟通的
例: 功变热
热传导
假设, 热可以自动转变成功,这将导致热可以自动
从低温物体传向高温物体。
T
W
T0< T
Q
T
T0< T
Q
反之
Q2
Q2
Q2
Q1
T1热库
T2热库
W
T1热库
W
Q1- Q2
T2热库
假设, 热可以自动从低温物体传向高温物体,
这将导致热可以自动转变成功。
所有宏观过程的不可逆性都是等价的。
热力学第二定律的克劳修斯表述: 热量不能自动地由低温物体传向高温物体。
热力学第二定律的开尔文--普朗克表述:
其唯一效果是热全部变成功的过程是不可能的。
单一热源的热机是不可能制成的。
(热机效率不可能达到100%;
第二类永动机不可能制成.)
热力学第二定律的统计意义
即: 自然过程总是按有序变无序的方向进行。
例:功热转换
例: 气体的绝热自由膨胀
注意:热力学第二定律涉及到大量粒子运动的有序和无序,故,是一条统计规律。
有时4个粒子全部在A内
A
B
涨落大时(只有少量分子的系统) 不遵循该规律,如:
热力学几率
平衡态的宏观参量不随时间变化,然而,从微观上来看,
它总是从一个微观状态变化到另一个微观状态,只是这些微观
状态都对应同一个宏观状态而已。这样看来,系统状态的宏
观描述是粗略的。
什么是宏观状态所对应微观状态?
例:理想气体处于平衡态
例: 理想气体处于非平衡态
T1
T2
T2
T1
分布
(宏观态)
详细分布
(微观态)
1
4
6
4
1
4粒子情况,总状态数16, 左4右0 和左0右4,几率各为1/16;
左3右1和左1右3 ,几率各为1/4; 左2右2, 几率为3/8。
对应微观状态数目多的宏观状态其出现的几率最大。