资源描述：
《关于_热力学第二定律与熵_的教学探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、关于“热力学第二定律与熵”的教学探讨胡亚联(武汉化工学院物理与热能工程系,武汉430073)(收稿日期:2002201223)要本文针对普通工科院校一年级以及文科学生的特点和有限学时如何进行热力学第二定律与熵的教学进行了一些探讨.键词宏观与微观;可逆与不可逆;有序与无序;热力学概率;熵普通工科院校的《大学物理》教学中,热力学的制冷系数ω≠∞出发,告知学生满足热力学第一律与熵都讲得很少,几乎是一带而过,但是从定律的与热现象有关的能量守恒的热力学过程不一前沿,从物理学到化学、环境与生命科学、信定都能实
2、现,因为它只指出各种形式的能量在相互和技术,到人文科学、哲学和美学,随着科技转换中必须遵守的守恒关系,而没有对进行的方向展的时代潮流,人文科学思想改造的需要,热给出任何限制.过程能否实现还要受到热力学第二二定律与熵几乎主导着各个领域以及人对自定律的限制.热力学第二定律从宏观上是:揭示热力的认识,成为人们的一种新的世界观,一种学过程进行的方向、条件、限度;从微观上是:描述大法论.热力学定律几乎为世界上的一切物质量粒子无序程度变化的规律.为了让学生接受这些开展提供了整体的科学框架.人类以热机发观点,对
3、学生比较熟悉的三个例子:(1)功热转换的方向性;(2)热传导的方向性;(3)理想气体向真空导的第一次工业革命是能量的革命,当前以术为主导的第二次工业革命可以说是熵的革的绝热自由膨胀的方向性进行简明扼要、深入本质我国加入WTO,加入国际竞争的大环境,怎的分析,要学生在一接触这个问题时就明白:孤立系限的学时里,把这一起源于物理学中的19世统中发生的自然过程的方向,从宏观上来说,是一切上最伟大的发现,且在21世纪的自然科学和其他形式的能量(有序能量)可以自发地、100%地转变为内能,而内能(无序能量)不
4、能自发地、100%地学中都起主导作用的基本定律对工科一年级科的大学生讲解很值得探讨.对这一部分学转变为其他形式的能量,即一切与热现象有关的宏这方面的物理思想和方法论的教育,提高他观过程都是不可逆的;从微观上来说,孤立系统中的自然过程总是沿着无序性(度)增大的方向进行,但学素养以适应新的要求是非常必要的.授这一部分内容时,我觉得必须处理好数学微观粒子的运动又都是可逆的.在这三个例子的基的关系,既要有严格的数学推导,又要充分考础上,也很容易引伸到其他领域.让学生清楚热力学有限的数学知识,更重要的是如何
5、讲出这一定律所覆盖的领域是多么地广阔,它的思想对人类内在的物理思想的精髓以及它所覆盖的层的各种行为具有多么深刻的意义.从宏观与微观,可们认识自己的物质生活和精神生活的指导时如何能够让学生在有限的学时中顺利接逆与不可逆问题联想到“君不见高堂明镜悲白发,朝如青丝暮成雪”诗人衰叹韶华如流,人生易老,这反讲授的观点和它作为科学定律的定性和定量映宏观世界的生命运动和情感的不可逆性,但组成宏观和微观的意义是教授这一部分内容时生命中的各个原子、分子决不担心自己会老化,它们在,意识到这些问题后,我对关于“热力学第
6、服从的运动规律是可逆的,对宏观世界里发生的一与熵”的教学作了以下的处理.切漠不关心.在阐述这些问题时要特别强调“有序与无序”“、可逆与不可逆”,分别是从对一切与热现象观和宏观上讲清热力学第二定律容有关的过程的微观和宏观的描述.并且对这些问题给出严格的定义.有了这些铺垫就可非常自然地给出热力学第二定律的两种典型的文字表述———开尔热力学第一定律不能回答的三个问题:(1)理文表述和克劳修斯表述.这两种表述的详尽解释中的pV图上,等温线和绝热线不能有两个或就可定性回答热力学第一定律留下的三个问题.让的交
7、点;(2)热机的效率η≠1;(3)制冷机学生对不违反热力学第一定律的能量守恒的过程不力学第二定律的宏观实质是“:自然界中一切与热现象有关的自发的实际宏观过程都是不可逆的,可以自动从初态过渡到终态,反过来则不能自发进行———这说明系统的初态和终态存在某种本质的差别(为后面引进态函数熵埋下伏笔),且又是相互沟通的,任何一个自发过程都可以作为热力学第二定律的描述.在孤立系统中,这样的过程进行的方向、条件、限度是:一切其他形式的能量可以自发地、100%地转变为内能,而内能却不能自发地、100%地转变为其他
8、形式的能量;热量总是自动地从高温区域向低温区域中传递,达到平衡态为止.”热力学第二定律的微观本质是“:在孤立系统中,一切自发过程总是从有序转变为无序,从无序度小的状态向着无序度大的状态转变,达到在相应条件下系统最无序的状态———平衡态为止.”的、包含微观状态数目少(Ω小,无序态向着概率大的、包含微观状态数度大)的宏观状态进行,达到最无序的平衡态为止.综合热力学第二定律的宏观实计意义后就可从宏观上引进一个与态函数———熵S和熵差ΔS来描述度和过程的不可逆程度以及过程的立系统中所发生的
