2020年高中物理竞赛-热学篇C—10热力学第二定律：克劳修斯熵公式(共22张PPT)

2020高中物理竞赛 热学篇C 第 十 章 热力学第二定律 §10-7 克劳修斯熵公式 ·综合前面的讨论，自然过程的方向性是 由 有序  无序 (微观定性表示) S小 S大 (宏观定量表示) 小 大 (微观定量表示) 一、熵和热力学概率的关系 1.玻耳兹曼熵公式 ·可见，熵和热力学概率有密切的关系，它们的大小都与状态的无序的程度有关。玻 耳兹曼最早引入了S和  的关系： S = k ln 熵的微观意义是：系统内分子热运动的无序性的一种量度。 §10-7 克劳修斯熵公式 对熵的本质的这一认识，现已远远超出分子运动的领域。对任何作无序运动的粒子系统，甚至大量无序的事件(如信息)，也用熵的概念分析研究。 二、克劳修斯熵公式 1、对于一个微小的可逆过程 §10-7 克劳修斯熵公式 对于有限过程，经可逆过程从状态1到状态2时，熵变为： 式（1）、（2）叫克劳修斯熵公式。 克劳修斯公式是在卡诺热机循环基础上推导得到的，又称热温熵 §10-7 克劳修斯熵公式 2.推导热温熵： 对卡诺热机，若Q2为代数值而不是绝对值，则有 Q/T----热温熵 §10-7 　 上述结果可推广到任意可逆循环 近似为许多微小的卡诺循环组成 有 §10-7 循环数趋于无穷多，则锯齿型曲线趋于原来的可逆循环曲线 则 ----克劳修斯等式 即任一可逆循环过程热温熵之和为零 设系统经一可逆循环1a2b1 3.熵 §10-7 因过程可逆有 ----态函数：熵 §10-7 即 与过程无关，只取决于初末态 对于一个微小的可逆过程 或 ----热力学基本关系式 §10-7 （1）、克劳修斯熵只对系统的平衡态才有意义，是系统平衡态的函数。熵的变化是指从某 一平衡态到另一平衡态熵的变化。 三、.玻耳兹曼熵与克劳修斯熵 1概念上的区别 §10-7 克劳修斯熵公式 （2）、玻耳兹曼熵对非平衡态也有意义，对非平衡态也有微观状态数与之对应，因而也有熵值与之对应。所以玻耳兹曼熵意义更普遍。 （3）、由于平衡态对应于 最大的状态，可以说，克劳修斯熵是玻耳兹曼熵的最大值。 §10-7 克劳修斯熵公式 2两个熵公式完全等价 （1）、两个熵公式：克劳修斯熵公式；玻耳兹曼熵公式。在统