课件28张PPT。复习
1、热力学第一定律
2、能量守恒定律思考：根据能量守恒定律，在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的。那么符合能量守恒的宏观过程是否都能发生呢？热力学第二定律 将一块烧红的铁块投入冷水中，会发生什么现象？ 铁块的温度降低，水的温度升高，最终两者温度相同． 将烧红的铁块投入水中，结果会不会铁块温度更高，水的温度更低？ 电冰箱的内部温度比外部温度低，为什么致冷系统还能不断地把箱内热量传给外界的空气？ 因为电冰箱消耗了电能，对制冷系统做了功，一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了．相反，外界的热量会自发地传给电冰箱，使其温度逐渐升高． 贮藏的食品大气电冰箱制冷系统做功 热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行。
要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因而产生其它影响或引起其它变化。热传导的方向性点击下图观看视频 思考 会不会有这样的现象：均匀混合的空气与溴气过一段时间会自发地变的界线分明 ？气体扩散具有方向性气体扩散具有方向性动画：气体扩散的方向性 一个在水平地面上运动的物体，由于克服摩擦力做功，最后要停下来。在这个过程中，物体的动能转化成为内能，使物体和地面的温度升高。 我们能不能看到这样的现象：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来． 有人提出这样一种设想，发明一种热机，用它把物体与地面摩擦所生的热量都吸收过来并对物体做功，将内能全部转化为动能，使因摩擦停止运动的物体在地面上重新运动起来，而不引起其它变化． 热机是一种把内能转化为机械能的装置气缸中的气体得到燃料燃烧时产生的热量Q1
推动活塞做功W
排出废气，同时把热量Q2散发到大气中。
Q1=W+Q2
热机效率η=W/Q1热源冷凝器热机做功 机械能和内能转化具有方向性。点击下图观看视频 思考：有没有这样的“逆过程”：从瓶中冲出去的气体又自动回到瓶中，瓶中气体的压强达到了将瓶塞冲开时的压强。 气体膨胀具有方向性 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律（second law of thermodynamics).共同特征：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。（克劳修斯表述）热力学第二定律说明：
（1）克劳修斯表述中强调了“在不引起其它的变化的条件下，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体。”
（2）如果允许“其它变化”，例如利用致冷机做功，热量可以从低温物体传到高温物体上，而致冷机做功就属于“其它变化”。
（3）如果设想克劳修斯表述不成立，即在无任何外界做功的情况下，热量就能从低温热源传向高温热源。按此设想就可制成一种无功致冷机，如图所示，它无需消耗功就能致冷。克劳修斯表述否定了这种可能性。不可能从单一热库吸收，使之完全变成功，而不产生其他影响。（开尔文表述）第二类永动机冷凝器说明：
（1）开尔文表述否定了第二类永动机的可能性。历史上曾有人企图制造“一种循环动作的热机，只从单一热源吸收热量，使之全部变为功，而不向低温热源放出热量，或者说不引起其它变化。”这种热机称为第二类永动机或单热源热机，其效率η=100%。虽然它不违背热力学第一定律，但它违背了热力学第二定律的开尔文表述。
（2）开尔文表述中强调了“在不产生其他影响的条件下，‘热’不能全部变为‘功’。”如果允许“其他影响”发生，热可以全部变为功。例如气缸中理想气体作等温膨胀时，气体从恒温热源吸收的热量就可以全部用来对外做功。但气体“体积和压强”发生了变化，它不能循环动作返回原状态。1，按热传递的方向性来表述2，是按机械能与内能转化过程的方向来表述。两种表述的实质 任何一类宏观自然过程进行方向的说明都可以作为热力学第二定律的表述。 开尔文表述实质说明功变热过程的不可逆性，克劳修斯表述则说明热传导过程的不可逆性，两种表述是等价的。可用反证法证明。违背开尔文表述一定违背克劳修斯表述 Q1──热机从T1吸热
A ──热机输出功
Q2──热机从T2吸热Q1+Q2──致冷机向T1放热 如果开尔文表述不成立，可制成一个单热源热机，将它同另一个制冷机组成复合机，如图所示，其总效果相当于一个无功致冷机，于是克劳修斯表述也就不成立。违背克劳修斯表述一定违背开尔文表述 T2──低温热源
Q2──热量通过假想装置自动地从T2传向T1
Q1──卡诺热机从T1吸热
A ──卡诺热机对外作功 开尔文表述实质说明功变热过程的不可逆性，克劳修斯表述则说明热传导过程的不可逆性，两种表述是等价的。可用反证法证明。 如果克劳修斯表述不成立，则可制成一个无功致冷机，将它同另一个热机组成复合机，如图所示，就可使复合机成为一单热源热机，即开尔文表述也不成立。谢谢观赏课件17张PPT。 热力学第二定律指出，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。在一定条件下，系统有从非平衡态过渡到平衡态的自然倾向，这种倾向总是单向不可逆的。从微观上看，过程的不可逆性与系统的大量分子的无规则运动是分不开的。今以气体向真空的自由膨胀为例，用微观的统计平均方法 ，从本质上说明热力学第二定律的统计意义。 热力学第二定律的
微观解释1.有序和无序
???
有序：只要确定了某种规则，符合这个规则的
就叫做有序。
??? 无序：不符合某种确定规则的称为无序。
无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反。有序和无序是相对的。有序和无序 宏观态和微观态2.宏观态和微观态
宏观态：符合某种规定、规则的状态，叫做热
力学系统的宏观态。
微观态：在宏观状态下，符合另外的规定、规
则的状态叫做这个宏观态的微观态系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小。如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较无序的. 以气体自由膨胀不可逆性来说明 容器左右等体积，左部有气体，右部为真空。抽去隔板气体自由膨胀。
系统宏观态-----用分子左、右两部分的分配数目表示
系统微观态-----用分子处在某一部分的具体情况表示。假定容器中有4个分子的情况，分子是可识别的——微观态：3、序和微观态间关系 分布
（宏观态） 详细分布
（微观态）抽出隔板后，4个分子在容器中可能的分布如图所示：01234564个粒子分布 左4 右0 左3 右1 左2 右2 左1 右3 左0 右4假设所有的微观状态其出现的可能性是相同的。4粒子情况，总状态数16， 左4右0 和 左0右4，几率各为1/16；
左3右1和 左1右3 ，几率各为1/4； 左2右2， 几率为3/8。 容器中有6个分子， 在容器中的位置可能分布统计物理基本假定—等几率原理：对于孤立系，各种微观态出现的可能性（或几率）是相等的。各种宏观态不是等几率的。那种宏观态包含的微观态数多，这种宏观态出现的可能性就大。 定义热力学几率：与同一宏观态相应的微观态数称为热力学几率。记为? 。 在上例中，均匀分布这种宏观态，相应的微观态最多，热力学几率最大，实际观测到的可能性或几率最大。 所以，实际观测到的总是均匀分布这种宏观态。即系统最后所达到的平衡态。 对于1023个分子组成的宏观系统来说，均匀分布这种宏观态的热力学几率与各种可能的宏观态的热力学几率的总和相比，此比值几乎或实际上为100%。对整个宇宙不适用。如布朗运动。平衡态相应于一定宏观条件下? 最大的状态。热力学第二定律的统计表述：孤立系统内部所发生的过程总是从包含微观态数少的宏观态向包含微观态数多的宏观态过渡，从热力学几率小的状态向热力学几率大的状态过渡。自然过程总是向着使系统热力学几率增大的方向进行。4.热力学第二定律的适用范围注意：微观状态数最大的平衡态状态是最混乱、最无序的状态。一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。1）适用于宏观过程对微观过程不适用，2）孤立系统有限范围, 为了研究的方便，玻耳兹曼用一个新的状态函数——熵 S来表示系统无序性的大小。定义熵与热力学概率之间的关系为： S=kln ? 其中k为玻耳兹曼常量，上式称为玻耳兹曼关系式或玻耳兹曼熵公式。 用熵 S 代替热力学概率后，热力学第二定律可以表述为：在孤立系统中进行的自发过程总是沿着熵增加的方向进行，它是不可逆的，平衡态相应于熵最大值的状态。热力学第二定律的这一表述称为熵增加原理。 熵的微观意义：系统内分子热运动无序性的量度。熵 熵增加原理 视频：热力学第二定律 熵 谢谢！
