7-9熵增加原理热力学第二定律的统计意义.ppt
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1、7-9 7-9 熵增加原理熵增加原理熵增加原理熵增加原理 热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义 1.1.熵增加原理熵增加原理熵增加原理熵增加原理 孤立系统:孤立系统:与外界既不交换物质也不交换能量与外界既不交换物质也不交换能量的系统叫孤立系统。的系统叫孤立系统。熵增加原理:熵增加原理:在孤立系统中发生的任何不可逆在孤立系统中发生的任何不可逆过程,都导致整个系统熵的增加,系统的熵只有在过程,都导致整个系统熵的增加,系统的熵只有在可逆过程中才是不变的。可逆过程中才是不变的。如可逆绝热过程是一个等熵过程,绝热自由膨如可逆绝热过程是一个等熵过
2、程,绝热自由膨胀是一个熵增加的过程。胀是一个熵增加的过程。熵增加原理的数学描述熵增加原理的数学描述 以上两式的等号均用于可逆过程,而不等号以上两式的等号均用于可逆过程,而不等号则用于不可逆过程。则用于不可逆过程。若系统经历绝热过程,则因若系统经历绝热过程,则因 ,而有,而有熵增加原理熵增加原理熵增加原理熵增加原理2.2.热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义 一个不受外界影响的孤立系统,其内部发一个不受外界影响的孤立系统,其内部发生的过程,总是由概率小的状态向概率大的状生的过程,总是由概率小的状态向概率大的状态进行,由包含微观状态数目少
3、的宏观状态向态进行,由包含微观状态数目少的宏观状态向包含微观状态数目多的宏观状态进行,这是热包含微观状态数目多的宏观状态进行,这是热力学第二定律的统计意义。力学第二定律的统计意义。如气体的绝热自由膨胀、热量从高温物体如气体的绝热自由膨胀、热量从高温物体向低温物体的自发传递、热功转换等过程。向低温物体的自发传递、热功转换等过程。系统某一状态的熵值越大,系统某一状态的熵值越大,它所对应的宏观状它所对应的宏观状态越无序。态越无序。孤立系统总是倾向于熵值最大。孤立系统总是倾向于熵值最大。热力学第二定律的统计意义的数学描述热力学第二定律的统计意义的数学描述 孤立系统内部发生的过程,总是由包含微观状孤立系
4、统内部发生的过程,总是由包含微观状态数目少的宏观状态向包含微观状态数目多的宏观态数目少的宏观状态向包含微观状态数目多的宏观状态进行。这是熵增加原理的微观实质。状态进行。这是熵增加原理的微观实质。热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义例例题题7-8 今今有有1kg,00C的的冰冰融融化化成成00C 的的水水,求求其其熵变(设冰的融解热为熵变(设冰的融解热为3.35 105J/kg)。解解:在这个过程中,温度保持不变,即在这个过程中,温度保持不变,即T=273K,计计算时设冰从算时设冰从0 0 C C 的恒温热源中吸热,过程是可逆的,的恒温
5、热源中吸热,过程是可逆的,则则热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义 在在实实际际融融解解过过程程中中,冰冰须须从从高高于于0 00 0C C的的环环境境中中吸吸热热。冰冰增增加加的的熵熵超超过过环环境境损损失失的的熵熵,所所以以,若若将将系系统统和和环环境境作作为为一一个个整整体体来来看看,在在这这过过程程中中熵熵也是增加的。也是增加的。如如让让这这个个过过程程反反向向进进行行,使使水水结结成成冰冰,将将要要向向低低于于0 00 0C C的的环环境境放放热热。对对于于这这样样的的系系统统,同同样样导导致熵的增加。致熵的增加。热力学第二
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