第四章热力学第二定律 §4.1自然过程的方向 §4.2热力学第二定律 §43热力学第二定律的统计意义 §44热力学几率 §4.5玻耳兹曼熵公式 §4.6可逆过程和卡诺定律 §4.7克劳修斯熵公式 §4.8熵增加原理
第四章 热力学第二定律 §4.1 自然过程的方向 §4.2 热力学第二定律 §4.3 热力学第二定律的统计意义 §4.4 热力学几率 §4.5 玻耳兹曼熵公式 §4.6 可逆过程和卡诺定律 §4.7 克劳修斯熵公式 §4.8 熵增加原理
§4.1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 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
§4.1 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
◆热传导 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
§4.2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
§4.2 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
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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一普朗克表述: 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
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.)
§4.3热力学第二定律的统计意义 卩: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。 涨落大时(只有少量分子的系统)不遵循该规律,如: 有时4个粒子全部在A内 A B
§4.3 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：
S44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 T T T
§4.4 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 详细分布 (宏观态)(微观态) Q :: 6 ·
分布 （宏观态） 详细分布 （微观态） 1 4 6 4 1
左4右0 6543210 左3右1 左2右2 左1右3 左0右4 4个粒子分布 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14;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
0 1 2 3 4 5 6 4个粒子分布 左4 右0 左3 右1 左2 右2 左1 右3 左0 右4 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