13-8 热力学第二定律的统计意义

13-8热力学第二定律的统计意义物理学第五版第十三章热力学基础1第十章波动热力学基础第十三章13-8热力学第二定律的统计意义物理学第五版第十三章热力学基础2本节内容概要本节教学要求了解热力学第二定律的统计意义。了解玻耳兹曼关系式。熵与无序无序数和微观状态数熵与热力学概率玻耳兹曼关系式13-8热力学第二定律的统计意义物理学第五版第十三章热力学基础3无序有序热功转换完全功不完全热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。一熵与无序13-8热力学第二定律的统计意义物理学第五版第十三章热力学基础4非自发传热自发传热高温物体低温物体热传导非均匀、非平衡均匀、平衡扩散过程VVV自发外力压缩13-8热力学第二定律的统计意义物理学第五版第十三章热力学基础5不可逆过程的本质系统从热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行的过程。一切自发过程的普遍规律概率小的状态概率大的状态二无序度和微观状态数13-8热力学第二定律的统计意义物理学第五版第十三章热力学基础6讨论个粒子在空间的分布问题N可分辨的粒子集中在左空间的概率21,1WN41,2WN13-8热力学第二定律的统计意义物理学第五版第十三章热力学基础7粒子集中在左空间的概率421161W粒子均匀分布的概率83166'W可分辨粒子总数N=4各种分布的状态总数16iin11n42n63n44n第种分布的可能状态数ini15n13-8热力学第二定律的统计意义物理学第五版第十三章热力学基础8N124NW42212121N210（左）三熵与热力学概率玻耳兹曼关系式WkSln熵W热力学概率(微观状态数)、无序度、混乱度13-8热力学第二定律的统计意义物理学第五版第十三章热力学基础9（2）熵是孤立系统的无序度的量度：平衡态熵最大；W愈大，S愈高，系统有序度愈差。（1）熵的概念建立，使热力学第二定律得到统一的定量的表述。说明13-8热力学第二定律的统计意义物理学第五版第十三章热力学基础10WkS1ln负熵W1有序度生命科学：熵的高低反映生命力的强弱。信息论：负熵是信息量多寡的量度。环境学：负熵流与环境。13-8热力学第二定律的统计意义物理学第五版第十三章热力学基础11玻耳兹曼的墓碑为了纪念玻耳兹曼给予熵以统计解释的卓越贡献，他的墓碑上寓意隽永地刻着这表示人们对玻耳兹曼的深深怀念和尊敬。WkSln13-8热力学第二定律的统计意义物理学第五版第十三章热力学基础12耗散结构（1）宇宙真的正在走向死亡吗？实际宇宙万物，宇宙发展充满了无序到有序的发展变化。（2）生命过程的自组织现象生物体的生长和物种进化是从无序到有序的发展。13-8热力学第二定律的统计意义物理学第五版第十三章热力学基础13（3）无生命世界的自组织现象云、雪花、太阳系、化学实验、热对流、激光等。开放系统：和外界有能量交换和物质交换的系统。（4）开放系统的熵变开放系统熵的变化iedddSSS13-8热力学第二定律的统计意义物理学第五版第十三章热力学基础14idS系统内部不可逆过程所产生的熵增加系统与外界交换能量或物质而引起的熵流edS0d,0diSS孤立系统≥≥0d,d0d,0deieiSdSSSS开放系统≥≤13-8热力学第二定律的统计意义物理学第五版第十三章热力学基础15