1、精選ppt熱功轉換熱功轉換完全完全功功不完全不完全熱熱非自發傳熱非自發傳熱 自發傳熱自發傳熱高溫物體高溫物體低溫物體低溫物體熱傳導熱傳導擴散過程擴散過程VVV自發自發外力壓縮外力壓縮第十章第十章 熱力學定律熱力學定律表述二：熱轉功的條件（否定第二類永動機）表述二：熱轉功的條件（否定第二類永動機）熱力學定律熱力學定律第一定律：第一定律： （否定第一類永動機）（否定第一類永動機）第二定律第二定律U = Q + WU = Q + W第零定律：熱平衡定律（測溫依據）第零定律：熱平衡定律（測溫依據）表述一：熱傳導的宏觀方向性表述一：熱傳導的宏觀方向性表述三：熵增加原理（孤立系統有序表述三：熵增加原理（孤

2、立系統有序 無序）無序）自發第三定律：無法冷卻到絕對零度第三定律：無法冷卻到絕對零度-273.15精選ppt10.5 熱力學第二定律熱力學第二定律的微觀解釋的微觀解釋精選ppt1.1.有序和無序有序和無序有序：只要確定了某種規則，符合這個規則的就叫做有序：只要確定了某種規則，符合這個規則的就叫做有序。有序。無序：不符合某種確定規則的稱為無序。無序：不符合某種確定規則的稱為無序。無序意味著各處都一樣，平均、沒有差別，有序則相反。無序意味著各處都一樣，平均、沒有差別，有序則相反。有序和無序是相對的。有序和無序是相對的。2.2.宏觀態和微觀態宏觀態和微觀態宏觀態：符合某種規定、規則的狀態，叫做熱力學

3、系宏觀態：符合某種規定、規則的狀態，叫做熱力學系統的宏觀態。統的宏觀態。微觀態：在宏觀狀態下，符合另外的規定、規則的狀微觀態：在宏觀狀態下，符合另外的規定、規則的狀態叫做這個宏觀態的微觀態。態叫做這個宏觀態的微觀態。系統的宏觀態所對應的微觀態的多少表現為宏觀態無系統的宏觀態所對應的微觀態的多少表現為宏觀態無序程度的大小。如果一個序程度的大小。如果一個“宏觀態宏觀態”對應的對應的“微觀態微觀態”比較多，就說這個比較多，就說這個“宏觀態宏觀態”是比較無序的，同時也是比較無序的，同時也決定了宏觀過程的方向性決定了宏觀過程的方向性從有序到無序。從有序到無序。精選ppt 下面從統計觀點探討過程的不可逆性

4、微觀意義，并下面從統計觀點探討過程的不可逆性微觀意義，并由此深入認識第二定律的本質。由此深入認識第二定律的本質。 熱力學第二定律的熱力學第二定律的微觀意義微觀意義：一切自然過程總是沿著一切自然過程總是沿著無序性增大的方向進行。無序性增大的方向進行。在熱力學中，在熱力學中，序：區分度。序：區分度。 對于一個熱力學系統，如果處于非平衡態，我們對于一個熱力學系統，如果處于非平衡態，我們認為它處于有序的狀態，如果處于平衡態，我們認為認為它處于有序的狀態，如果處于平衡態，我們認為它處于無序的狀態。它處于無序的狀態。3.3.熱力學第二定律的統計意義熱力學第二定律的統計意義熱力學第二定律的微觀意義熱力學第二

5、定律的微觀意義精選ppt 以氣體自由膨脹為例以氣體自由膨脹為例n一個被隔板分為一個被隔板分為A A、B B相等兩部分的容器，裝有相等兩部分的容器，裝有4 4個涂以個涂以不同顏色的氣體分子。不同顏色的氣體分子。n開始時，開始時，4 4個分子都在個分子都在A A部，抽出隔板后分子將向部，抽出隔板后分子將向B B部擴部擴散并在整個容器內無規則運動。散并在整個容器內無規則運動。AB精選pptn隔板抽出后，隔板抽出后，4 4個氣體分子在容器中可能的分布情形個氣體分子在容器中可能的分布情形宏觀分布宏觀分布微觀狀態微觀狀態 微觀態數微觀態數14461精選pptn微觀態共有微觀態共有2 24 4=16=16種

6、可能的方式，而種可能的方式，而且且4 4個分子全部退回個分子全部退回到到A A部的可能性即幾部的可能性即幾率為率為1/21/24 4=1/16=1/16。n一般來說，若有一般來說，若有N N個分子，則共有個分子，則共有2 2N N 種可能方式，而種可能方式，而N N個個分子全部退回到分子全部退回到A A部的幾率部的幾率1/21/2N N. .對于真實理想氣體系統對于真實理想氣體系統N N 10102323/mol/mol，這些分子，這些分子全部退回到全部退回到A A部的幾率為部的幾率為 。此。此數值極小，意味著此事件永遠不會發生。數值極小，意味著此事件永遠不會發生。231021精選ppt精選p

7、pt統計物理基本假定統計物理基本假定等幾率原理：對于孤立系，各種等幾率原理：對于孤立系，各種微觀態出現的可能性（或幾率）是相等的。微觀態出現的可能性（或幾率）是相等的。各種宏觀態不是等幾率的。那種宏觀態包含的微各種宏觀態不是等幾率的。那種宏觀態包含的微觀態數多，這種宏觀態出現的可能性就大。觀態數多，這種宏觀態出現的可能性就大。定義定義熱力學幾率熱力學幾率：與同一宏觀態相應的微觀態數稱為與同一宏觀態相應的微觀態數稱為熱力學幾率。記為熱力學幾率。記為 。 在上例中，均勻分布這種宏觀態，相應的微觀態最多，在上例中，均勻分布這種宏觀態，相應的微觀態最多，熱力學幾率最大，實際觀測到的可能性或幾率最大。熱

8、力學幾率最大，實際觀測到的可能性或幾率最大。 所以，實際觀測到的總是均勻分布這種宏觀態。所以，實際觀測到的總是均勻分布這種宏觀態。即系統最后所達到的平衡態。即系統最后所達到的平衡態。 對于對于10102323個分子組成的宏觀系統來說，均勻分布這種個分子組成的宏觀系統來說，均勻分布這種宏觀態的熱力學幾率與各種可能的宏觀態的熱力學幾宏觀態的熱力學幾率與各種可能的宏觀態的熱力學幾率的總和相比，此比值幾乎或實際上為率的總和相比，此比值幾乎或實際上為100%100%。精選ppt熱力學第二定律的統計表述：熱力學第二定律的統計表述： 孤立系統內部所發生的過程總是從微觀態數孤立系統內部所發生的過程總是從微觀態

9、數少的宏觀態向微觀態數多的宏觀態過渡，從熱力少的宏觀態向微觀態數多的宏觀態過渡，從熱力學幾率小的狀態向熱力學幾率大的狀態過渡。學幾率小的狀態向熱力學幾率大的狀態過渡。S=klnn熵和系統內能一樣，是一個狀態函數，僅由系熵和系統內能一樣，是一個狀態函數，僅由系統的狀態決定。從分子運動論的觀點來看，熵是統的狀態決定。從分子運動論的觀點來看，熵是分子熱運動無序分子熱運動無序( (混亂混亂) )程度的定量量度。程度的定量量度。n熵增加原理：在任何自然過程中，一個孤立系熵增加原理：在任何自然過程中，一個孤立系統的總熵是不會減少的。統的總熵是不會減少的。精選ppt對整個宇宙不適用。對整個宇宙不適用。如布朗

10、運動。如布朗運動。平衡態相應于一定宏觀平衡態相應于一定宏觀條件下條件下 最大的狀態。最大的狀態。熱力學第二定律的統計表述：熱力學第二定律的統計表述：孤立系統內部所發生的過程孤立系統內部所發生的過程總是從包含微觀態數少的宏總是從包含微觀態數少的宏觀態向包含微觀態數多的宏觀態向包含微觀態數多的宏觀態過渡，從熱力學幾率小觀態過渡，從熱力學幾率小的狀態向熱力學幾率大的狀的狀態向熱力學幾率大的狀態過渡。態過渡。自然過程總是向著自然過程總是向著使系統熱力學幾率使系統熱力學幾率增大的方向進行。增大的方向進行。4.4.熱力學第二定律的適用范圍熱力學第二定律的適用范圍注意：注意：微觀狀態數最微觀狀態數最大的平衡

11、態狀態是最大的平衡態狀態是最混亂、最無序的狀態。混亂、最無序的狀態。一切自然過程總是一切自然過程總是沿著無序性增大的沿著無序性增大的方向進行。方向進行。1 1）適用于宏觀過程）適用于宏觀過程對微觀過程不適用，對微觀過程不適用，2 2）孤立系統有限范圍）孤立系統有限范圍。精選ppt4.4.熵與熵增加原理熵與熵增加原理 “熵熵”是什么？是什么？“熵熵”是德國物理學家克勞修斯在是德國物理學家克勞修斯在18501850年創造的一個術語，他用熵來表示任何一種能量年創造的一個術語，他用熵來表示任何一種能量在空間分布的均勻程度。能量分布得越均勻，熵就越在空間分布的均勻程度。能量分布得越均勻，熵就越大。如果對

12、于我們所考慮的那個系統來說，能量完全大。如果對于我們所考慮的那個系統來說，能量完全均勻地分布，那么這個系統的熵就達到最大值。均勻地分布，那么這個系統的熵就達到最大值。簡單的說，簡單的說，“熵熵”就是微觀粒子的無序程度、能量就是微觀粒子的無序程度、能量差別的消除程度。差別的消除程度。在克勞修斯看來，在一個封閉的系統中，運動總是在克勞修斯看來，在一個封閉的系統中，運動總是從有序到無序發展的。從有序到無序發展的。精選ppt 比如，把一塊冰糖放入水中，結果整杯水都甜了。這比如，把一塊冰糖放入水中，結果整杯水都甜了。這就是說，糖分子的運動擴展到了整杯水中，它們的運就是說，糖分子的運動擴展到了整杯水中，它

13、們的運動變得更加無序了。對于一個封閉的系統，能量差也動變得更加無序了。對于一個封閉的系統，能量差也總是傾向于消除的。比如，有水位差的兩個水庫，如總是傾向于消除的。比如，有水位差的兩個水庫，如果把它們連接起來，那么，重力就會使一個水庫的水果把它們連接起來，那么，重力就會使一個水庫的水面降低，而使另一個水庫的水面升高，直到兩個水庫面降低，而使另一個水庫的水面升高，直到兩個水庫的水面均等，勢能取平為止。的水面均等，勢能取平為止。 克勞修斯總結說，自然界中的一個普遍規律是：運克勞修斯總結說，自然界中的一個普遍規律是：運動總是從有序到無序，能量的差異總是傾向變成均等，動總是從有序到無序，能量的差異總是傾

14、向變成均等，也即也即“熵將隨著時間而增大熵將隨著時間而增大”。精選ppt 可愛的熵可愛的熵 物理學中有個熵定律，也就是著名的熱力學第二定律。物理學中有個熵定律，也就是著名的熱力學第二定律。熵的增加表示宇宙物質的日益混亂和無序，是無效能量熵的增加表示宇宙物質的日益混亂和無序，是無效能量的總和。熵本身既不是好事，也不是壞事；它意味著腐的總和。熵本身既不是好事，也不是壞事；它意味著腐敗和混亂，但它同時也意味著生命本身的展開敗和混亂，但它同時也意味著生命本身的展開不論不論是有機的，還是無機的生命。卡農、喬治是有機的，還是無機的生命。卡農、喬治梅特勒的大梅特勒的大爆炸學說也認為，宇宙是以有序的狀態開始，

15、不斷地向爆炸學說也認為，宇宙是以有序的狀態開始，不斷地向無序狀態發展，它與熱力學第二定律是相符的。熱力學無序狀態發展，它與熱力學第二定律是相符的。熱力學第一定律說明能量是守恒的、不滅的，只能從一種形式第一定律說明能量是守恒的、不滅的，只能從一種形式轉變到另一種形式；熱力學第二定律（熵定律）卻表明：轉變到另一種形式；熱力學第二定律（熵定律）卻表明：能量不可逆轉地沿著一個方向轉化，即從對人類來說是能量不可逆轉地沿著一個方向轉化，即從對人類來說是可利用的變為不可利用的狀態。可利用的變為不可利用的狀態。精選ppt 有效能量告罄時，是有效能量告罄時，是“熱寂熱寂”死寂的熱平衡狀態。死寂的熱平衡狀態。有效

16、物質耗盡時，是一片有效物質耗盡時，是一片“物質混亂物質混亂”整個宇宙整個宇宙的大混亂和大混沌。的大混亂和大混沌。古羅馬詩人賀拉斯說：古羅馬詩人賀拉斯說：“時間磨滅了世界的價值！時間磨滅了世界的價值！”可謂一語道破了熵定律的真諦。可謂一語道破了熵定律的真諦。物理學家們認為，熵定律是物質世界的最終定律，人物理學家們認為，熵定律是物質世界的最終定律，人類參與的每一項物質活動都受到熱力學第一、第二定類參與的每一項物質活動都受到熱力學第一、第二定律的嚴密制約；但是，他們律的嚴密制約；但是，他們又認為熵定律只涉及物質世界，只控制時空的橫向世又認為熵定律只涉及物質世界，只控制時空的橫向世界，人類的精神世界并

17、不受熵定律的專制統治！界，人類的精神世界并不受熵定律的專制統治！所以，生命的現象是宇宙洪流中的一股逆流！所以，生命的現象是宇宙洪流中的一股逆流！人類精神的無限發展，是不可抗拒的熵增大長河中的人類精神的無限發展，是不可抗拒的熵增大長河中的一條逆流之舟！一條逆流之舟！精選ppt1 1電冰箱能夠不斷地把熱量從溫度較低的冰箱內部電冰箱能夠不斷地把熱量從溫度較低的冰箱內部傳給溫度較高的外界空氣，這說明了傳給溫度較高的外界空氣，這說明了A A熱量能自發地從低溫物體傳給高溫物體熱量能自發地從低溫物體傳給高溫物體B B在一定條件下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物在一定條件下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體體CC

18、熱量的傳導過程不具有方向性熱量的傳導過程不具有方向性D D在自發地條件下熱量的傳導過程具有方向性在自發地條件下熱量的傳導過程具有方向性 精與解精與解 我們知道，一切自發過程都有方向性，如熱傳導，我們知道，一切自發過程都有方向性，如熱傳導，熱量總是由高溫物體傳向低溫物體；又如擴散，氣體總是由密熱量總是由高溫物體傳向低溫物體；又如擴散，氣體總是由密度大的地方向密度小的地方擴散。如果在外界幫助下氣體可以度大的地方向密度小的地方擴散。如果在外界幫助下氣體可以由密度大的地方向密度小的地方擴散，熱量可以從低溫物體傳由密度大的地方向密度小的地方擴散，熱量可以從低溫物體傳向高溫物體，電冰箱就是借助外力做功把熱

19、量從低溫物體向高溫物體，電冰箱就是借助外力做功把熱量從低溫物體冷冷凍食品傳向高溫物體凍食品傳向高溫物體周圍的大氣。所以，在回答熱力學過程周圍的大氣。所以，在回答熱力學過程的方向問題時，要區分是自發過程還是非自發過程，電冰箱內的方向問題時，要區分是自發過程還是非自發過程，電冰箱內熱量傳遞的過程是有外界參與的。本題答案是熱量傳遞的過程是有外界參與的。本題答案是A A錯錯B B對對CC錯錯D D對。對。BD精選ppt2.2.一個物體在粗糙的平面上滑動，最后停止。一個物體在粗糙的平面上滑動，最后停止。系統的熵如何變化？系統的熵如何變化？解析：因為物體由于受到摩擦力而停止運動，解析：因為物體由于受到摩擦

20、力而停止運動，其動能變為系統的內能，增加了系統分子無規其動能變為系統的內能，增加了系統分子無規則運動的程度，使得無規則運動加強，也就是則運動的程度，使得無規則運動加強，也就是系統的無序程度增加了，所以系統的熵增加。系統的無序程度增加了，所以系統的熵增加。精選ppt3.3.下面關于熵的說法錯誤的是下面關于熵的說法錯誤的是A A熵是物體內分子運動無序程度的量度熵是物體內分子運動無序程度的量度B B在孤立系統中，一個自發的過程總是向熵減少的方在孤立系統中，一個自發的過程總是向熵減少的方向進行向進行CC熱力學第二定律的微觀實質是熵是增加的，因此熱力學第二定律的微觀實質是熵是增加的，因此熱力學第二定律又

21、叫熵增加原理熱力學第二定律又叫熵增加原理D D熵值越大，代表系統分子運動越無序熵值越大，代表系統分子運動越無序 精與解精與解 熱力學第二定律提示：一切自然過程總是沿著分子熱力學第二定律提示：一切自然過程總是沿著分子熱運動無序性增大的方向進行的。例如，功轉變為熱是機械能熱運動無序性增大的方向進行的。例如，功轉變為熱是機械能或電能轉變為內能的過程是大量分子的有序運動向無序運動轉或電能轉變為內能的過程是大量分子的有序運動向無序運動轉化，氣缸內燃氣推動活塞做功燃氣分子作有序運動，排出氣缸化，氣缸內燃氣推動活塞做功燃氣分子作有序運動，排出氣缸后作越來越無序的運動。后作越來越無序的運動。 物理學中用熵來描

22、述系統大量分子運動的無序性程度。熱力物理學中用熵來描述系統大量分子運動的無序性程度。熱力學第二定律用熵可表述為：在任何自然過程中，一個孤立系統學第二定律用熵可表述為：在任何自然過程中，一個孤立系統的總熵不會減小，也就是說，一個孤立系統的熵總是從熵小的的總熵不會減小，也就是說，一個孤立系統的熵總是從熵小的狀態向熵大的狀態發展。反映了一個孤立系統的自然過程會沿狀態向熵大的狀態發展。反映了一個孤立系統的自然過程會沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行。著分子熱運動的無序性增大的方向進行。 B精選ppt4.4.關于有序和無序下列說法正確的是（關于有序和無序下列說法正確的是（ ）A A有序和無序不是絕對的

23、有序和無序不是絕對的 B B一個一個“宏觀態宏觀態”可能對應著許多的可能對應著許多的“微觀態微觀態”CC一個一個“宏觀態宏觀態”對應著唯一的對應著唯一的“微觀態微觀態”D D無序意味著各處一樣、平均、沒有差別無序意味著各處一樣、平均、沒有差別ABD5.5.根據熱力學第二定律判斷，下列說法正確的是根據熱力學第二定律判斷，下列說法正確的是（ ）A A內能可以自發的轉變成機械能內能可以自發的轉變成機械能B B擴散的過程完全可逆的擴散的過程完全可逆的CC火力發電時，燃燒物質的內能不可以全部轉化為火力發電時，燃燒物質的內能不可以全部轉化為電能電能D D熱量不可能自發的從低溫物體傳遞到高溫物體熱量不可能自

24、發的從低溫物體傳遞到高溫物體CD精選ppt6.6.倒一杯熱水，然后加入適當的糖后，糖會全部溶于倒一杯熱水，然后加入適當的糖后，糖會全部溶于水中，但一段時間后又觀察到杯底部有糖結晶，關于水中，但一段時間后又觀察到杯底部有糖結晶，關于這個過程下列敘述正確的是（這個過程下列敘述正確的是（ ） A A溶解過程是自發的，結晶過程也是自發的，因此溶解過程是自發的，結晶過程也是自發的，因此熱力學第二定律是錯誤的熱力學第二定律是錯誤的B B溶解過程是有序向無序轉變的過程溶解過程是有序向無序轉變的過程CC結晶過程是有序向無序轉變的過程結晶過程是有序向無序轉變的過程D D結晶過程不是自發的，因為有外界的影響結晶過

25、程不是自發的，因為有外界的影響BD7.7.下列說法正確的是下列說法正確的是 ( ) ( ) A A如果大量分子的集合從如果大量分子的集合從A A分布進入分布進入B B分布的概率大于從分布的概率大于從B B分分布進入布進入A A分布，則分布，則B B分布更無序分布更無序B B如果大量分子的集合從如果大量分子的集合從A A分布進入分布進入B B分布的概率大于從分布的概率大于從B B分布分布進入進入A A分布，則分布，則A A分布更無序分布更無序CC大量分子的集合能自發地從大量分子的集合能自發地從A A分布進入分布進入B B分布，則該過程是分布，則該過程是可逆的可逆的D D大量分子的集合能自發地從大量分子的集合能自發地從A A分布進入分布進入B B分布，則該過程是分布，則該過程是不可逆的不可逆的AD精選ppt8.8.一個密閉的容器內有稀薄氣體，在容器上開一個一個密閉的容器內有稀薄氣體，在容器上開一個小口，外部的空氣就會流入容器，在氣體流入過小口，外部的空氣就會流入容器，在氣體流入過程中，容器內靠近開口處的空氣密度暫時變得比程中，容器內靠近開口處的空氣密度暫時變得比內部大，以下說法正確的是（內部大，以下說法正確的是（