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?zé)嵩矗═1，T2）的不可逆熱機(jī)，由卡諾定理PVO一、克勞修斯等式對工作于兩恒溫?zé)嵩矗═1，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(guān)的態(tài)函數(shù)，稱為熵。是態(tài)A到態(tài)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(guān)4可逆元過程的熵變?yōu)?．熵是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)規(guī)定了基準(zhǔn)狀態(tài)及其熵值后，系統(tǒng)的每一平衡態(tài)都有一確定的熵值。熵是狀態(tài)的單值函數(shù)。始末狀態(tài)的熵變只決定于始態(tài)和末態(tài)，而與過程無關(guān)，不論過程是可逆的還是不可逆的。兩種計(jì)算熵變的方法：（1）先把熵變作為狀態(tài)參量的函數(shù)求出來，然后代入狀態(tài)參量計(jì)算熵變可逆元過程的熵變?yōu)?．熵是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)規(guī)定了基準(zhǔn)狀態(tài)及5（2）利用計(jì)算熵變。積分路經(jīng)必須是連接始、末兩態(tài)的任一可逆過程，如果系統(tǒng)實(shí)際經(jīng)歷的是不可逆過程，那么必須設(shè)計(jì)一個(gè)連接同樣始、末兩態(tài)的可逆過程來計(jì)算。注意（2）利用計(jì)算熵變。積分路經(jīng)必須是連接始、末兩態(tài)的任一可逆63．熵具有可加性熵的可加性是指系統(tǒng)的總熵等于系統(tǒng)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(dāng)系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過程時(shí)，dQ=0，于是3．熵具有可加性熵的可加性是指系統(tǒng)的總熵等于系統(tǒng)中各部分的熵7絕熱過程中系統(tǒng)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(gè)孤立系統(tǒng)的熵永不會(huì)減少。

熵增加原理是熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表述。5．理想氣體熵變的計(jì)算公式對理想氣體可逆過程：絕熱過程中系統(tǒng)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(tài)體積為V1，經(jīng)自由膨脹，末態(tài)體積能，求該過程的熵變。解：方法一：用理想氣體熵變公式計(jì)算ABT1

V1T2

V2【例題8–7】1mol雙原子分子理想氣體，初態(tài)體積為V1，經(jīng)10方法二：用式計(jì)算。該例說明熵是狀態(tài)量，只要初末狀態(tài)確定，連接該兩態(tài)的任何過程，不論可逆與否，熵變都相同。設(shè)計(jì)一個(gè)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(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)：自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆過程。不可逆過程的本質(zhì)

系統(tǒng)從熱力學(xué)概率小的狀態(tài)向熱力學(xué)概率大的狀態(tài)進(jìn)行的過程。無序有序熱功轉(zhuǎn)換完全功不完全熱三、熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義熱力學(xué)第二定律的12非自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱高溫物體低溫物體熱傳導(dǎo)非均勻、非平衡均勻、平衡擴(kuò)散過程自發(fā)外力壓縮

一切自發(fā)過程的普遍規(guī)律

概率小的狀態(tài)概率大的狀態(tài)非自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱高溫物體低溫物體熱傳導(dǎo)非均勻、非平衡均勻、131．系統(tǒng)的熱力學(xué)概率討論N個(gè)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(tài)數(shù)N=4ABbacd1．系統(tǒng)的熱力學(xué)概率討論N個(gè)可分辯的粒子集中在左空間的概14序號微觀態(tài)宏觀態(tài)宏觀態(tài)的熱力學(xué)概率ABAB1abcd04012abcabdacdbcddcba3143abcdacbdadbccdabbdacbcad2264dcbaabcabdacdbcd13450abcd041系統(tǒng)的熱力學(xué)概率:Ω＝16序號微觀態(tài)宏觀態(tài)宏觀態(tài)的熱力學(xué)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(tǒng)的熱力學(xué)概率Ω＝233=8,589,934,592宏觀狀態(tài)宏觀態(tài)的熱力學(xué)概率W/Ω序號A(n)B(N–n)114198188092000.09532151810371583200.12073161711668031100.13584171611668031100.13585181510371583200.1207619148188092000.095333個(gè)分子的位置分布系統(tǒng)的熱力學(xué)概率Ω＝233=8,589,934,592宏觀狀18熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義：一個(gè)不受外界影響的封閉系統(tǒng)，其內(nèi)部發(fā)生的過程總是由概率小的宏觀狀態(tài)向概率大的宏觀狀態(tài)進(jìn)行，由包含微觀狀態(tài)數(shù)目少的宏觀狀態(tài)向包含微觀狀態(tài)數(shù)目多的宏觀狀態(tài)進(jìn)行。2．玻耳茲曼關(guān)系由熵的可加性和熱力學(xué)概率的相乘性可以證明熵與熱力學(xué)概率的函數(shù)形式是自然對數(shù)，即熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義：2．玻耳茲曼關(guān)系由熵的可加性和熱19現(xiàn)由理想氣體自由膨脹，確定上式中常量C。因?yàn)槔硐霘怏w自由膨脹過程的熵變?yōu)閷2/V1＝2，Ω2/Ω1＝2N，代入上式得現(xiàn)由理想氣體自由膨脹，確定上式中常量C。因?yàn)槔硐霘怏w自由膨脹20玻耳茲曼關(guān)系熱力學(xué)概率Ω:（微觀狀態(tài)數(shù)）無序度、混亂度。（2）熵是孤立系統(tǒng)的無序度的量度。（平衡態(tài)熵最大）（W愈大，S愈高，系統(tǒng)有序度愈差。）（1）熵的概念建立，使熱力學(xué)第二定律得到統(tǒng)一的定量的表述。意義玻耳茲曼關(guān)系熱力學(xué)概率Ω:（微觀狀態(tài)數(shù)）無序度、混亂度。213．從有序到無序如果系統(tǒng)只有一個(gè)微觀態(tài)，即Ω＝1，根據(jù)玻耳茲曼關(guān)系，系統(tǒng)的熵S=0，這種系統(tǒng)是完全有序的，每個(gè)分子的狀態(tài)能被唯一地確定。當(dāng)系統(tǒng)變化到包含多個(gè)微觀態(tài)時(shí)，其Ω>1，S>0，系統(tǒng)中每個(gè)分子的狀態(tài)不可能唯一地確定，這時(shí)系統(tǒng)由有序變化到無序。系統(tǒng)所包含的微觀狀態(tài)數(shù)越多，系統(tǒng)就越無序，系統(tǒng)的熱力學(xué)概率和熵也越大。故系統(tǒng)的熵是系統(tǒng)無序性的量度，這就是熵的統(tǒng)計(jì)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(tǒng)的熵值也隨之增加。3．從有序到無序如果系統(tǒng)只有一個(gè)微觀態(tài)，即Ω＝1，根據(jù)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(tài)經(jīng)不可逆與可逆兩條途徑到達(dá)同一終態(tài)，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(tài)經(jīng)23《將進(jìn)酒》唐·李白

君不見黃河之水天上來，奔流到海不復(fù)返。（大自然的勢差衰竭，熵增大。）君不見高堂明鏡悲白發(fā)，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(yīng)及時(shí)，盡情地順應(yīng)他，享受他）知識(shí)拓展：《將24天生我材必有用，千金散盡還復(fù)來。（開放的我有能力獲取負(fù)熵流，讓散盡的千金[無序]再還復(fù)來[變有序]。）烹羊宰牛且為樂，會(huì)須一飲三百杯。岑夫子，丹丘生，將進(jìn)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(fù)醒。天生我材必有用，千金散盡還復(fù)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(shí)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(jīng)濟(jì)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(yuǎn)離平衡態(tài)