1、,第9章 熱力學(xué)基本定律,9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,9.3 熱力學(xué)第二定律,9.4 熵 熵增加原理,9.5 熱力學(xué)第三定律,第9章 熱力學(xué)基本定律,9.1 熱力學(xué)第一定律,習(xí)題課,卷首頁(yè),大學(xué)基礎(chǔ)物理（1）電子教案,2.1 熱力學(xué)第一定律,熱力學(xué)過(guò)程,(1)非靜態(tài)過(guò)程：每一微過(guò)程所用時(shí)間弛豫時(shí)間,(2)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程：每一微過(guò)程所用時(shí)間弛豫時(shí)間,弛豫時(shí)間,9.1 熱力學(xué)第一定律,活塞與壁無(wú)摩擦,章首頁(yè),9.1 熱力學(xué)第一定律,9.1.1 熱力學(xué)中的基本概念,1.準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程,二、內(nèi)能、功和熱量,(1)內(nèi)能,分子各種形式的動(dòng)能以及分子與分子之間，,內(nèi)能是態(tài)函數(shù),對(duì)于理想氣體,對(duì)于非理想氣

2、體,9.1 熱力學(xué)第一定律,指組成物體的所有,微觀定義：,宏觀定義：,分子內(nèi)各原子之間相互作用勢(shì)能的總和,章首頁(yè),2. 內(nèi)能、功和熱量,2、功,(2)功（外界對(duì)系統(tǒng)做功可改變其內(nèi)能）,a、系統(tǒng)對(duì)外界作功是通過(guò)自身體積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn),b、功的大小不僅與系統(tǒng)的始末狀態(tài)有關(guān), 而且還與系,9.1 熱力學(xué)第一定律,熱力學(xué)的功具有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：,作功改變系統(tǒng)內(nèi)能的一種方式（舉例）,統(tǒng)經(jīng)歷的過(guò)程有關(guān), 即功不是態(tài)函數(shù),例9.1：壓縮功,外界對(duì)系統(tǒng)作功為,章首頁(yè),3、熱量,(4)功與熱量的比較,都可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能；但：改變系統(tǒng)內(nèi)能的機(jī)理不同,9.1 熱力學(xué)第一定律,(3)熱量（外界對(duì)系統(tǒng)傳熱可改其內(nèi)能）,

3、傳熱改變系統(tǒng)內(nèi)能的另一種方式,熱量是傳熱過(guò)程中所傳遞能量,熱量是過(guò)程量,都是過(guò)程量，都可量度系統(tǒng)內(nèi)能的變化；作功和傳熱,熱功當(dāng)量 1cal=4.1858(J),的量度,例9.2：,章首頁(yè),三、 熱力學(xué)第一定律,9.1.2 熱力學(xué)第一定律,1.絕熱功及其特點(diǎn),（T2）時(shí)內(nèi)能的增量等于絕熱功。即：,2.熱力學(xué)第一定律,另一表述：第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能造成的,只需初終兩態(tài)是平衡態(tài)，其過(guò)程所經(jīng)歷的各態(tài)無(wú),要求, 對(duì)于無(wú)限小過(guò)程有：,9.1 熱力學(xué)第一定律,初態(tài)（T1）經(jīng)一絕熱過(guò)程到終態(tài),絕熱功與實(shí)施絕熱過(guò)程的手段無(wú)關(guān)，只由初終態(tài)決定,當(dāng)系統(tǒng)從,章首頁(yè),重點(diǎn)關(guān)注,作業(yè)1,9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的

4、應(yīng)用,9.2.1 等容過(guò)程,2.過(guò)程方程 兩態(tài)間的參量關(guān)系,章首頁(yè),各種過(guò)程中的Q、A和E的計(jì)算,9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,1.定義與 圖,4.定容摩爾熱容,章首頁(yè),系統(tǒng)mol熱容,9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,3.計(jì)算,9.2.2 等壓過(guò)程,2.過(guò)程方程 兩態(tài)間的參量關(guān)系,1.定義與 圖,章首頁(yè),應(yīng)用理氣態(tài) 方程微分式,9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,3.計(jì)算,4.定壓摩爾熱容,5.比熱容比,邁耶公式,章首頁(yè),9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,6.焓,式中H=E+PV稱(chēng)為態(tài)函數(shù)焓,即：氣體在等壓過(guò)程中吸收的熱量等于系統(tǒng)態(tài)函數(shù)焓的增量,章首頁(yè),9.2 熱力

5、學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,7.氣體熱容、定容熱容、定壓熱容,9.2.3 等溫過(guò)程,2.過(guò)程方程 兩態(tài)間的參量關(guān)系,章首頁(yè),9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,1.定義與 圖,3.計(jì)算,9.2.4 絕熱過(guò)程,1.定義,2.過(guò)程方程,系統(tǒng)在狀態(tài)變化時(shí)與外界沒(méi)有熱交換的過(guò)程,可以證明：,章首頁(yè),9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,3.計(jì)算,4、絕熱與等溫線的比較,4.絕熱線與等溫線的比較,對(duì)絕熱線與等溫線求導(dǎo)，可分別得絕,5.過(guò)程方程式的推導(dǎo),熱線與等溫線在點(diǎn) 處的斜率為,章首頁(yè),將熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于絕熱過(guò)程，可得：,9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,5、方程式的推導(dǎo),消去 可得：

6、,或?qū)懗?利用理氣態(tài)方程,上式可改寫(xiě)為另外兩種形式：,(理氣態(tài)方程微分式),章首頁(yè),9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,四、 多方過(guò)程（等熱容過(guò)程）,9.2.5 多方過(guò)程,1.定義,2.過(guò)程方程,系統(tǒng)在狀態(tài)變化過(guò)程,中的一般過(guò)程,稱(chēng)為多方過(guò)程,章首頁(yè),9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,3.計(jì)算,4、方程式的推導(dǎo),消去 可得：,4.過(guò)程方程式的推導(dǎo),利用理氣態(tài)方程微分式,章首頁(yè),9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,5、多方過(guò)程的特例,5.多方過(guò)程的特例,6.多方過(guò)程的摩爾熱容,章首頁(yè),9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,2.3 循環(huán)過(guò)程卡諾循環(huán),1.循環(huán)過(guò)程,(1)熱機(jī),的熱轉(zhuǎn)

7、換為功的機(jī)械裝置,(2)循環(huán)及其特點(diǎn),9.2.6 循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán),通過(guò)工作物質(zhì)（熱力學(xué)系統(tǒng)）將燃料產(chǎn)生,系統(tǒng)對(duì)外界做的功,經(jīng)過(guò)一循環(huán)后，工作物質(zhì)的內(nèi)能變化零，,其整個(gè)變化過(guò)程稱(chēng)為,工作物質(zhì)經(jīng)過(guò)一系列變化后又回到了原來(lái)的狀態(tài)，,系統(tǒng)從外界吸收的熱量與向外界放出的熱量之差為,章首頁(yè),循環(huán)過(guò)程,特點(diǎn):,9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,4、循環(huán)效率與制冷系數(shù),(4)循環(huán)效率與制冷系數(shù),外界向系統(tǒng)傳熱為正,系統(tǒng)對(duì)外界做凈功為正,逆時(shí)針為逆循環(huán)，系統(tǒng)對(duì)外界做的凈功為負(fù) (致冷機(jī)),順時(shí)針為正循環(huán)，系統(tǒng)對(duì)外界做,(3)正循環(huán)和逆循環(huán),正循環(huán)中的Q,A,章首頁(yè),的凈功為正(熱機(jī)),9.2 熱力學(xué)第

8、一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,逆循環(huán)中的Q，A,致冷系數(shù)的定義：,循環(huán)效率的定義：,章首頁(yè),外界對(duì)系統(tǒng)作功A, 使系統(tǒng)從低溫?zé)?源吸熱Q2 ,并向高溫?zé)嵩捶艧酫1,9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,二、卡諾循環(huán),2.卡諾循環(huán),(1)定義：,過(guò)程構(gòu)成的循環(huán)稱(chēng)為卡諾循環(huán),(2)卡諾循環(huán)效率的計(jì)算,等溫膨脹系統(tǒng)從高溫?zé)嵩次鼰?對(duì)應(yīng)的熱機(jī)為卡諾熱機(jī),由兩個(gè)等溫及兩個(gè)絕熱,章首頁(yè),9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,續(xù)卡諾循環(huán),（系統(tǒng)與熱源無(wú)能量交換）,等溫壓縮放熱,章首頁(yè),9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,例2,例9.3,已知某蒸氣機(jī)鍋爐內(nèi)的溫度為,解：,(3)理想氣體逆向卡諾循環(huán)的致冷系數(shù)

9、,靜態(tài)的卡諾循環(huán)計(jì)算其熱機(jī)效率,240，冷卻溫度為25，按理氣準(zhǔn),章首頁(yè),T1 通常為大氣溫度,致冷溫度T2 越低,制冷系數(shù)越小,9.2 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用,2.4 熱力學(xué)第二定律,9.3 熱力學(xué)第二定律,1.克勞修斯表述,熱量由低溫物體自動(dòng)轉(zhuǎn)移到高溫物體而不引起其他,問(wèn)題：實(shí)現(xiàn)理想致冷機(jī)有可能嗎？,2.開(kāi)爾文表述,不可能從單一熱源吸收熱量，使之,變化是不可能的,完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響,章首頁(yè),9.3 熱力學(xué)第二定律,9.3.1熱力學(xué)第二定律的表述,序熱力學(xué)第二定律,3.定律簡(jiǎn)述,第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能造成的,并把所吸收的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)?其他影響：指“從單一熱源吸收熱量，,單一熱

10、源：,指溫度恒定不變的熱源,功”以外的任何其他變化,指在一循環(huán)中能從單一熱源吸熱，,第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)：,并使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，而不產(chǎn)生其它影響的機(jī)器。,章首頁(yè),9.3 熱力學(xué)第二定律,4.兩種表述的等價(jià)性,分解裝置1,(1)若違反開(kāi)氏表述，則也違反克氏,聯(lián)合裝置循環(huán)結(jié)束時(shí)，唯一效果是有熱量從低溫?zé)嵩醋詣?dòng)不斷地傳到高溫?zé)嵩?，顯然違反克氏表述,(2)若克氏表述不對(duì)，則開(kāi)氏表述亦不對(duì),分解裝置2,聯(lián)合裝置循環(huán)結(jié)束時(shí)，唯一效果是可從單一熱源,導(dǎo)致第二種永動(dòng)機(jī)出現(xiàn),吸熱，并完全轉(zhuǎn)換為有用功而不產(chǎn)生其他影響，即可,表述,聯(lián)合裝置11,聯(lián)合裝置22,章首頁(yè),9.3 熱力學(xué)第二定律,三、可逆與不可逆過(guò)程,1.定義,

11、9.3.2 可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程,一個(gè)系統(tǒng)從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò),界都復(fù)原，則為不可逆過(guò)程,此過(guò)程稱(chēng)為可逆過(guò)程。若用任何方法都不能使系統(tǒng)外,切也都復(fù)原，即消除了原過(guò)程對(duì)外界引起的一切影響，,另一過(guò)程，他能使系統(tǒng)回到原來(lái)的狀態(tài)，同時(shí)周?chē)囊?某一過(guò)程變化到另一狀態(tài), 若存在,章首頁(yè),9.3 熱力學(xué)第二定律,3、氣體的迅速膨脹過(guò)程分析,3.例9.5 氣體的迅速膨脹過(guò)程(絕熱過(guò)程),特點(diǎn)：,小; 在逆過(guò)程中，則反之。經(jīng)逆過(guò)程系統(tǒng)復(fù)原，內(nèi)能,活塞迅速向外移動(dòng)，靠活塞愈近，氣體壓強(qiáng)愈,熱交換; 系統(tǒng)內(nèi)能不變。在逆過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)作壓,縮功將轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)向外界放熱,特點(diǎn)：,2.例9.4 理想氣體向真空的自由

12、膨脹,的過(guò)程(絕熱過(guò)程),不對(duì)外界做功; 與外界無(wú),章首頁(yè),不變，壓縮時(shí)外界所做的功大于膨脹時(shí)氣,9.3 熱力學(xué)第二定律,4、實(shí)現(xiàn)可逆過(guò)程的條件,5.實(shí)現(xiàn)可逆過(guò)程的條件,6.定律的實(shí)質(zhì)表述,一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過(guò)程都是不可逆的,準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程,無(wú)摩擦過(guò)程,不是絕熱過(guò)程）,體所做的功，外界對(duì)系統(tǒng)多做的功,章首頁(yè),將轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)向外界放熱（逆過(guò)程,4.例9.6 氣體的膨脹過(guò)程無(wú)限緩慢,且活塞與氣缸壁,之間無(wú)摩擦,9.3 熱力學(xué)第二定律,2.5卡諾定理,9.3.3 卡諾定理,1.卡諾定理,熱機(jī)要能做功，必須工作于至少兩個(gè)具有不同溫度,(1)熱力學(xué)第二定律斷言,(2)卡諾定理,（b）在兩個(gè)給定溫度的熱

13、源之間工作的一切可逆熱,不可逆熱機(jī)的效率總是小于可逆熱機(jī)的效率,9.5 卡諾定理,的熱源之間，,（a）在兩個(gè)給定溫度的熱源之間工作的兩類(lèi)熱機(jī)，,機(jī)，其效率都相等,章首頁(yè),3、卡諾定理的證明,(3)卡諾定理的證明(反證法),這是違反開(kāi)氏表述的，因此可能為,如圖所示,聯(lián)合裝置循環(huán)結(jié)束時(shí)的結(jié)果是：高溫?zé)嵩磁c兩,9.5 卡諾定理,源吸取凈熱量 Q2 Q2/，并向外界輸出凈功,個(gè)熱機(jī)交換的凈熱量為零，而聯(lián)合裝置從單一的低溫?zé)?章首頁(yè),定理a的證明,(I).先假設(shè),3、卡諾定理的證明,循環(huán)結(jié)束，工作物質(zhì)與熱機(jī)恢復(fù)原狀,9.5 卡諾定理,因此, 唯一可能的結(jié)論是：,原狀而不留下任何變化，這個(gè)矛盾說(shuō)明,聯(lián)合裝

14、置,但熱機(jī)乙為不可逆機(jī)，它在循環(huán)結(jié)束后不可能完全恢復(fù),假定兩個(gè)熱機(jī)丙和丁都是可逆機(jī)，先令丙做逆循環(huán)，可證,再令丁做逆循環(huán)，丙做正循環(huán)則可證,唯一的可能是：,定理b的證明思路：,章首頁(yè),續(xù)卡諾定理的證明,令丙作逆循環(huán)，這時(shí),9.5 卡諾定理,的大小不變，僅方,可讓熱機(jī)丁以輸出功的一部分,假設(shè) 設(shè)在每個(gè)循環(huán)中,兩臺(tái)熱,機(jī)與高溫?zé)嵩唇粨Q相同熱量Q1,熱丙,定理b的證明,向相反, 若,丁產(chǎn)生的功分別為:,章首頁(yè),續(xù)卡諾定理的證明,9.5 卡諾定理,所以，唯一可能的結(jié)論是：,同理, 若假定,亦違反開(kāi)氏表述，即,這是違反開(kāi)氏表述的，因此,一的低溫?zé)嵩次魺崃?，并向外?帶動(dòng)致冷機(jī)丙工作, 則聯(lián)合裝置從單

15、,輸出凈功,章首頁(yè),二、克勞修斯等式,1.克勞修斯等式,(1)可逆卡諾熱機(jī)的效率,(3)克勞修斯等式（適用于有多熱源的可逆卡諾循環(huán)）,(2)克勞修斯等式（適用于雙熱源的可逆卡諾循環(huán)）,章首頁(yè),9.4 熵 熵增加原理,9.4.1 克勞修斯等式和不等式,9.4 熵 熵增加原理,2.克勞修斯不等式,據(jù)卡諾定理（a）知，對(duì)于工作在相同的高溫?zé)嵩春?相同的低溫?zé)嵩粗g的一切不可逆熱機(jī)，則有,仿照上述克勞修斯等式的導(dǎo)出,9.4 熵 熵增加原理,結(jié)論：,程由態(tài)1到態(tài)2的積分,初終兩態(tài)完全決定,沿連接1、2兩態(tài)的任意,或,可逆過(guò)程的積分值與路徑無(wú)關(guān)，僅由,章首頁(yè),9.4 熵 熵增加原理,9.4.2 熵和熵變,

16、1.態(tài)函數(shù)熵,在任意可逆過(guò),2.熵的定義,3.簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)的第一,函數(shù)）稱(chēng)為熵，其定為,度，描寫(xiě)這一狀態(tài)的物理量（或態(tài),為系統(tǒng)某種狀態(tài)變化的量,章首頁(yè),9.4 熵 熵增加原理,設(shè)理想氣體經(jīng)一可逆過(guò)程從初態(tài) 變到終,態(tài) ，試計(jì)算熵變。,沿此路徑對(duì)上式積分有,例9.7,解：對(duì)于元過(guò)程,章首頁(yè),9.4 熵 熵增加原理,續(xù)理想氣體的熵度,設(shè)空氣經(jīng)歷一可逆多方壓縮過(guò)程，,（答案：-4.2 J/k）,氣可視為理想氣體）,多方指數(shù)n=1.3，己知空氣的質(zhì)量為60g.試求空氣的熵變（設(shè)空,例9.8,章首頁(yè),9.4 熵 熵增加原理,續(xù)理想氣體的熵度,解：,章首頁(yè),9.4 熵 熵增加原理,己知在,例9.9,冰融

17、化為水時(shí)的熔解熱,解：,要使等溫相變過(guò)程可逆，恒溫?zé)嵩吹臏囟葢?yīng)比273.15K大,態(tài)（冰）與終態(tài)（水）的過(guò)程就是可逆的。,一無(wú)窮小量，使熱傳遞在無(wú)窮小的溫差下進(jìn)行。從而使連接初,章首頁(yè),試求:在這一可逆相變過(guò)程中1 kg,冰融化為水時(shí)的熵變。,9.4 熵 熵增加原理,的值，也就是實(shí)際不可逆過(guò)程的,4.熵變的計(jì)算（不可逆過(guò)程）,若系統(tǒng)從態(tài)1到態(tài)2經(jīng)歷的是不,量?jī)H由初、終兩態(tài)決定，因此可在給定的兩態(tài)之間設(shè)想,某一可逆過(guò)程來(lái)計(jì)算,可逆過(guò)程,由于S為態(tài)函數(shù)，其改變,章首頁(yè),熵變值,9.4 熵 熵增加原理,二、熵變的計(jì)算,結(jié)論：理氣自由膨脹這個(gè)不可逆絕熱過(guò)程中,錯(cuò)解：,例9.10 理想氣體的自由膨脹(不

18、可,逆過(guò)程來(lái)連接，于是有,正確解：初終兩態(tài)之間設(shè)想用理想氣體的等溫膨脹可,章首頁(yè),熵增加！,逆絕熱過(guò)程),9.4 熵 熵增加原理,平衡溫度為,二、熵變的計(jì)算,例9.11,統(tǒng)放在一絕熱箱中，若,由熱平衡方程,試計(jì)算這一熱傳導(dǎo)不可逆絕熱過(guò)程的熵變。,系列溫度依次相差無(wú)窮小的熱源，從,選一連接初態(tài)與終態(tài)的可逆過(guò)程,假設(shè)有一,章首頁(yè),解：,令這,相混合，整個(gè)系,無(wú)機(jī)械功,9.4 熵 熵增加原理,一物體的熵變是,些熱源依次與第一物體接觸，使,可逆的從 緩慢降到 ，利用則第,章首頁(yè),同理,熵增加！,9.4 熵 熵增加原理,焦耳熱功當(dāng)量,將盛水容器的一壁改為透熱壁，通過(guò)這一透熱壁使水與一,重物下落做功，旋轉(zhuǎn)

19、葉片攪動(dòng)盛于絕熱容,例9.12 焦耳熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn),試計(jì)算這一不可逆絕熱過(guò)程初終兩態(tài)熵的改變。,重物下落的功轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的增加，水,器中的水，使水溫升高。在這一過(guò)程中，,已知通過(guò),，對(duì)于定壓過(guò)程,系列彼此溫度相差無(wú)限小的恒溫?zé)嵩聪嘟佑|，使水的溫度從,無(wú)限緩慢的達(dá)到終態(tài),章首頁(yè),解：,熵增加！,在定壓下,9.4 熵 熵增加原理,3、熵增加原理,當(dāng)熱力學(xué)系統(tǒng)從一平衡態(tài)經(jīng)絕熱,孤立系熵增加原理,物體系+與物體系發(fā)生作用的周?chē)h(huán)境,極限情況（可逆絕熱過(guò)程）下，系統(tǒng)的熵不變。,少。對(duì)于不可逆絕熱過(guò)程，系統(tǒng)的熵總是增加的，在,過(guò)程到達(dá)另一平衡態(tài)系統(tǒng)的熵永不減,孤立系：,章首頁(yè),9.4.3 熵增加原理,9.

20、4 熵 熵增加原理,3、熵增加原理,原理表述：,的總熵永不減少。 若在孤立系內(nèi)部發(fā)生有不可逆的過(guò),程時(shí)，則孤立系的總熵大于物體系與環(huán)境的熵的總和,且必定增加的, 在極限的情況，在孤立系內(nèi)部只經(jīng)歷,可逆過(guò)程時(shí),其總熵不變。,在孤立系內(nèi)部進(jìn)行任何過(guò)程后,孤立系,熵增加原理應(yīng)用于孤立系,章首頁(yè),9.4 熵 熵增加原理,四、熱力學(xué)第二定律的熵表述,9.4.4 熱力學(xué)第二定律的熵表述,1.熵表述：,在孤立系內(nèi)部發(fā)生的自然過(guò)程，,2.熵表述斷言：,自然過(guò)程發(fā)生的結(jié)果必然導(dǎo)致系統(tǒng)與環(huán)境的總熵增,熵不能被消滅，但可以被創(chuàng)造，熵不是守恒量。,加，即自然過(guò)程具有單向性和不可逆性,都是朝著使系統(tǒng)與環(huán)境的總熵增加的方

21、向進(jìn)行。,章首頁(yè),9.4 熵 熵增加原理,四、熱力學(xué)第二定律的熵表述,3、孤立系達(dá)到平衡態(tài)的判據(jù),非平衡態(tài) 平衡態(tài)為一不可逆,系統(tǒng)的熵達(dá)到最大值。,過(guò)程，在這過(guò)程中熵總是增加的，當(dāng)達(dá)到平衡態(tài)后，,章首頁(yè),9.4 熵 熵增加原理,2.7 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義,1.幾個(gè)實(shí)例的統(tǒng)計(jì)解釋,(1)氣體的自由膨脹,三個(gè)分子自動(dòng)回到A室的幾率:,N0 個(gè)分子自動(dòng)回到A室的幾率,幾率太小，在有限的時(shí)間內(nèi)實(shí)際上不可能，可能的是氣,章首頁(yè),9.4.5 熵與熱力學(xué)幾率,9.4 熵 熵增加原理,續(xù) 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義,(2)熱傳導(dǎo),高溫物體傳向低溫物體的幾率比反向傳遞的幾率顯然大,室的情況幾率最大的宏觀狀態(tài)

22、,體分子的基本均勻分布在A、B兩,從微觀上看，高溫物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均能量較大，,低溫物體分子平均能量較小。當(dāng)兩物體接觸時(shí)，能量從,得多，因此，熱傳導(dǎo)過(guò)程是不可逆過(guò)程。,章首頁(yè),9.4 熵 熵增加原理,續(xù) 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義,(3)功變熱,單純的功變熱(可能實(shí)現(xiàn))：,因此，功變熱的過(guò)程是不可逆的。,自發(fā)的熱變功（不可能實(shí)現(xiàn)）,規(guī)則動(dòng)能（機(jī)械能）,無(wú)規(guī)動(dòng)能（內(nèi)能）,幾率小的狀態(tài),幾率大的狀態(tài),章首頁(yè),9.4 熵 熵增加原理,二、定律的統(tǒng)計(jì)意義,2.定律的統(tǒng)計(jì)意義,熱力學(xué)第二定律是統(tǒng)計(jì)規(guī)律的反映，它要求包含的事,一個(gè)不受外界影響的“孤立系統(tǒng)”，,件不能太少,的宏觀狀態(tài)進(jìn)行;,由包含微觀狀態(tài)數(shù)少的宏觀狀態(tài)向包含微觀狀態(tài)數(shù)多,由幾率小的狀態(tài)向幾率大的狀態(tài)進(jìn)行;,其內(nèi)部的發(fā)生過(guò)程：,由有序狀態(tài)向無(wú)序狀態(tài)進(jìn)行;,章首頁(yè),9.4 熵 熵增加原理,三、熵與熱力學(xué)幾率之1、熱力學(xué)幾率,(1)熱力學(xué)幾率,微觀態(tài)：,宏觀態(tài)：,分子的每一種可能的分布方式，都稱(chēng)為一種微觀狀態(tài),取消分子標(biāo)記，以分子個(gè)數(shù)分類(lèi)，每一類(lèi),可對(duì)應(yīng)若干種微觀狀態(tài),3.熵與熱力學(xué)幾率,可能