熵和熵增加原理ppt課件1熵和熵增加原理ppt課件一、克勞修斯等式對工作于兩恒溫熱源（T1，T2）的不可逆熱機，由卡諾定理PVO一、克勞修斯等式對工作于兩恒溫熱源（T1，T2）的不可逆熱3二、熵增加原理1．用克勞修斯等式定義熵定義：S是與過程無關的態函數，稱為熵。是態A到態B的熵增。PVOA12B二、熵增加原理1．用克勞修斯等式定義熵定義：S是與過程無關4可逆元過程的熵變為2．熵是系統的狀態函數規定了基準狀態及其熵值后，系統的每一平衡態都有一確定的熵值。熵是狀態的單值函數。始末狀態的熵變只決定于始態和末態，而與過程無關，不論過程是可逆的還是不可逆的。兩種計算熵變的方法：（1）先把熵變作為狀態參量的函數求出來，然后代入狀態參量計算熵變可逆元過程的熵變為2．熵是系統的狀態函數規定了基準狀態及5（2）利用計算熵變。積分路經必須是連接始、末兩態的任一可逆過程，如果系統實際經歷的是不可逆過程，那么必須設計一個連接同樣始、末兩態的可逆過程來計算。注意（2）利用計算熵變。積分路經必須是連接始、末兩態的任一可逆63．熵具有可加性熵的可加性是指系統的總熵等于系統中各部分的熵的總和。4．熵增加原理可以證明，對于任意過程有式中等號適用于可逆過程，不等號適用不可逆過程。當系統經歷絕熱過程時，dQ=0，于是3．熵具有可加性熵的可加性是指系統的總熵等于系統中各部分的熵7絕熱過程中系統的熵永不減少；可逆絕熱過程熵不變，不可逆絕熱過程熵增加。這就是熵增加原理。熵增加原理又可表述為：一個孤立系統的熵永不會減少。

熵增加原理是熱力學第二定律的數學表述。5．理想氣體熵變的計算公式對理想氣體可逆過程：絕熱過程中系統的熵永不減少；可逆絕熱過程熵不變，不可逆絕熱過8又又9【例題8–7】1mol雙原子分子理想氣體，初態體積為V1，經自由膨脹，末態體積能，求該過程的熵變。解：方法一：用理想氣體熵變公式計算ABT1

V1T2

V2【例題8–7】1mol雙原子分子理想氣體，初態體積為V1，經10方法二：用式計算。該例說明熵是狀態量，只要初末狀態確定，連接該兩態的任何過程，不論可逆與否，熵變都相同。設計一個可逆的等溫膨脹過程，可連接A與B，有ABPVV1V2等溫方法二：用式11三、熱力學第二定律的統計意義熱力學第二定律的實質：自然界中一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆過程。不可逆過程的本質

系統從熱力學概率小的狀態向熱力學概率大的狀態進行的過程。無序有序熱功轉換完全功不完全熱三、熱力學第二定律的統計意義熱力學第二定律的12非自發傳熱自發傳熱高溫物體低溫物體熱傳導非均勻、非平衡均勻、平衡擴散過程自發外力壓縮

一切自發過程的普遍規律

概率小的狀態概率大的狀態非自發傳熱自發傳熱高溫物體低溫物體熱傳導非均勻、非平衡均勻、131．系統的熱力學概率討論N個可分辯的粒子集中在左空間的概率W

N

124

NWN=1N=2第種分布的可能狀態數N=4ABbacd1．系統的熱力學概率討論N個可分辯的粒子集中在左空間的概14序號微觀態宏觀態宏觀態的熱力學概率ABAB1abcd04012abcabdacdbcddcba3143abcdacbdadbccdabbdacbcad2264dcbaabcabdacdbcd13450abcd041系統的熱力學概率:Ω＝16序號微觀態宏觀態宏觀態的熱力學概率ABAB1abcd015均勻分布均勻分布16熵和熵增加原理ppt課件17系統的熱力學概率Ω＝233=8,589,934,592宏觀狀態宏觀態的熱力學概率W/Ω序號A(n)B(N–n)114198188092000.09532151810371583200.12073161711668031100.13584171611668031100.13585181510371583200.1207619148188092000.095333個分子的位置分布系統的熱力學概率Ω＝233=8,589,934,592宏觀狀18熱力學第二定律的統計意義：一個不受外界影響的封閉系統，其內部發生的過程總是由概率小的宏觀狀態向概率大的宏觀狀態進行，由包含微觀狀態數目少的宏觀狀態向包含微觀狀態數目多的宏觀狀態進行。2．玻耳茲曼關系由熵的可加性和熱力學概率的相乘性可以證明熵與熱力學概率的函數形式是自然對數，即熱力學第二定律的統計意義：2．玻耳茲曼關系由熵的可加性和熱19現由理想氣體自由膨脹，確定上式中常量C。因為理想氣體自由膨脹過程的熵變為將V2/V1＝2，Ω2/Ω1＝2N，代入上式得現由理想氣體自由膨脹，確定上式中常量C。因為理想氣體自由膨脹20玻耳茲曼關系熱力學概率Ω:（微觀狀態數）無序度、混亂度。（2）熵是孤立系統的無序度的量度。（平衡態熵最大）（W愈大，S愈高，系統有序度愈差。）（1）熵的概念建立，使熱力學第二定律得到統一的定量的表述。意義玻耳茲曼關系熱力學概率Ω:（微觀狀態數）無序度、混亂度。213．從有序到無序如果系統只有一個微觀態，即Ω＝1，根據玻耳茲曼關系，系統的熵S=0，這種系統是完全有序的，每個分子的狀態能被唯一地確定。當系統變化到包含多個微觀態時，其Ω>1，S>0，系統中每個分子的狀態不可能唯一地確定，這時系統由有序變化到無序。系統所包含的微觀狀態數越多，系統就越無序，系統的熱力學概率和熵也越大。故系統的熵是系統無序性的量度，這就是熵的統計意義。所有從有序到無序的變化過程，隨著無序程度的增加，系統的熵值也隨之增加。3．從有序到無序如果系統只有一個微觀態，即Ω＝1，根據玻耳22思考題8–13下面的說法是否正確，為什么？“若從某一初態經不可逆與可逆兩條途徑到達同一終態，則不可逆途徑的必大于可逆途徑。思考題8–13下面的說法是否正確，為什么？“若從某一初態經23《將進酒》唐·李白

君不見黃河之水天上來，奔流到海不復返。（大自然的勢差衰竭，熵增大。）君不見高堂明鏡悲白發，朝如青絲暮成雪。（生命衰老，熵增大）人生得意須盡歡，莫使金尊空對月。（不必刻意去抑止熵增大，而應及時，盡情地順應他，享受他）知識拓展：《將24天生我材必有用，千金散盡還復來。（開放的我有能力獲取負熵流，讓散盡的千金[無序]再還復來[變有序]。）烹羊宰牛且為樂，會須一飲三百杯。岑夫子，丹丘生，將進酒，杯莫停。與君歌一曲，請君為我傾耳聽。鐘鼓饌玉不足貴，但愿長醉不復醒。天生我材必有用，千金散盡還復來。25古來圣賢皆寂寞，（刻苦阻撓熵增大者）惟有飲者（伴隨熵增大者）留其名。陳王昔時宴平樂，斗酒十千恣歡謔

。主人何為言少錢？徑須沽取對君酌。五花馬，千金裘，呼兒將出換美酒，（經濟上的熵增大：酒換不回同樣的馬和裘）與爾同消萬古愁。（消除悲傷，遠離平衡態