2020年高中物理竞赛-热学篇C—10热力学第二定律：热力学概率(共19张PPT)

2020高中物理竞赛 热学篇C 第 十 章 热力学第二定律 一.宏观态与微观态 微观态 §10-4 热力学概率和自然过程的方向 宏观态 A3B0 A2B1 A1B2 A0B3 A a b c ab,ac,bc a, b, c 0 B 0 c, b, a bc,ac,ab a b c 宏观态中包含的微观数 1 3 3 1 随着N的增大与微观状态的关系 n（一侧粒子数） N=1023 W N/2 N N=20 W 10 N N=1000 W 500 N §10-4 二、统计理论的基本假设 1、对于微观系统，各个微观状态出现的可能性（或概率）是相同的。 2、实际上，最可能观测到的宏观状态是在一定条件下的出现的概率最大的状态。 §10-4 3、对应微观状 态数最多的宏观状态就是在一定条件下的平衡态。 热力学概率Ω是分子运动无序性的一种量度。 三.热力学概率 与任一给定的宏观态相对应的微观态数称为该宏观状态的热力学概率 (宏观状态出现的概率) Ω §10-4 ωΩ Ω 热力学几率Ω越大，表明系统所处的可能的微观状态数越多； 热力学几率Ω达到极大值，对应着系统在一定条件下，微观状态最无序的状态，宏观状态的平衡态。 §10-5 玻尔兹曼熵公式与熵增加原理 一.玻耳兹曼熵公式： 熵是系统的态函数。 ----玻尔兹曼关系 k为玻尔兹曼常数 熵的微观意义是系统内分子热运动的无序性的一种量度。 二、熵增加原理： §10-5 　 从微观上讲，孤立系统中一切自发过程或不可逆过程总是向无序性增大方向进行 三、气体的绝热自由膨胀 ----熵增加原理的物理意义 §10-5 抽出隔板,气体向B室自由膨胀，，由（V1,T）等温变到（V,T）,求其熵变 　a)、n个mol的气体N个分子,全部积集中到V1，只有W1　=1种微观态即熵值为 §10-5 b)、膨胀到V1时,N个分子占有体积是V的宏观态占有的微观态数　　　，即状态的热力学概率　 其熵值为 c）、其熵变 (1) d）、说明熵变是状态函数 §10-5 e设计准静态过程气体 由(V1,T)等温膨胀到（V,T）;吸收热量:　　　　　 比较（1）（2）得：　 (2) 对微小变化： 不可逆过程系统 所以不可逆过程 （3） 结论： １熵是态函数，两个状态确定，熵变确定。 ３系统的总熵等于系统各部分熵