《无序和熵》PPT课件

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1、有序、无序和熵1.知道能量的耗散与退化的含义。2.知道热力学温度的单位及符号，能进行热力学温度和摄氏温度之间的换算。3.了解热力学第三定律，知道绝对零度只可能接近但不可能达到。4.知道熵是表征系统无序程度的物理量。5.了解熵增加原理。6.能用熵的概念和熵增加原理分析简单的问题。7.了解系统自发的过程总是从有序变为无序。一切自然过程能否发生，必须受到热力学第二定律的制约。自然界里自动发生的实际过程，都有方向性。自然界一切涉及热现象的宏观过程都是不可逆的。每一种宏观过程的不可逆性的共同本质是什么？一、能量的耗散与退化1.机械能可以全部转化为内能，而内能不

2、能全部转化为机械能而不引起其它的变化。可见，内能是一种低品质的能量。其他形式的能量转化为内能，能量的品质就降低了。2.一个系统的内能一量增加了，就无法依靠自身的作用（自发）回到原先的状态（这就是与热现象有关的宏观过程的不可逆性）。如果靠外界的帮助，则会消耗更多的其他形式的能量，产生更多的内能出来。能量的耗散与退化可利用的能源（能量）减少节约能源二、绝对零度不可达到1.T＝t+273.15K2.热力学第三定律不可能通过有限的过程反物体冷却到绝对零度。即：绝对零度不可达到。三、熵增加原理1.表述能量耗散的过程的物理——熵2.在自然界，因为一个热学系统发生

3、的任何过程中，总会伴随着能量的耗散与退化，所以系统的熵都会增加。3.热力学第二定律又可表述为：任何孤立的系统，它的总熵永远不会减小；自然界的一切自发过程，总是朝着熵增加的方向进行的。有效能量不断减少以气体自由膨胀为例对于一个热力学系统，如果处于非平衡态，我们认为它处于有序的状态，如果处于平衡态，我们认为它处于无序的状态。首先理解有序和无序的概念。一个被隔板分为A、B相等两部分的容器，装有4个涂以不同颜色分子。宏观态和微观态分布（宏观态）详细分布（微观态）14641开始时，4个分子都在A部，抽出隔板后分子将向B部扩散并在整个容器内无规则运动。隔板被抽出

4、后，4分子在容器中可能的分布情形如下图所示：微观态数微观态共有24=16种可能的方式，而且4个分子全部退回到A部的可能性即几率为1/24=1/16。一般来说，若有N个分子，则共2N种可能方式，而N个分子全部退回到A部的几率1/2N.对于真实理想气体系统N1023/mol，这些分子全部退回到A部的几率为。此数值极小，意味着此事件永远不会发生。从任何实际操作的意义上说，不可能发生此类事件。对单个分子或少量分子来说，它们扩散到B部的过程原则上是可逆的。对大量分子组成的宏观系统来说，它们向B部自由膨胀的宏观过程实际上是不可逆的。这就是宏观过程的不可逆性在微

5、观上的统计解释。一个系统的熵越大，就越接近平衡状态，也就越不容易转化。在热传递的过程中，系统可以自发地从比较不均匀的状态变为比较均匀的状态。在比较不均匀的状态是比较有序的状态；而比较均匀的状态是比较无序的状态。热传递的过程，也就是比较有序的状态变成比较无序的状态。熵是表征系统的无序程度的物理量，熵越大，系统的无序程度越高。一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。非平衡状态是有序，平衡状态是无序。IB样卷试题分析：14.