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1、1,第4章 热力学第二定律,4.1 自然过程的方向,2,例1:功热转换,例1:功热转换.外界做功使叶片在水中转动,和水相互摩擦而使水温升高.如图(a)逆过程如图(b)遵从Q=A+E能否实现?结论:通过摩擦而使功变热的过程是不可逆的.,3,4,5,6,一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的,7,4.2 不可逆性的相互依存,一种实际宏观过程的不可逆性保证了另一种过程的不可逆性.,8,9,10,4.3 热力学第二定律及其微观意义,11,12,13,14,15,4.4 热力学概率与自然过程的方向,16,2.最概然分布,17,18,平衡态时微观态数最多,概率最大。,19,表4.2 20个分子的位置分
2、布,20,例1根据热力学第二定律证明两条绝热线不能相交.,此循环单一热源做功,违反热力学第二定律.,21,答案B,D,C,B,A,22,例3在下列说法中,哪些是正确的(1)可逆过程一定是平衡过程(2)平衡过程一定是可逆的(3)不可逆过程一定是非平衡过程(4)非平衡过程一定是不可逆的(1)(4)(2)(3)(1)(2)(3)(4)(1)(3),答案A,23,例4在下列说法中,哪些是正确的(1)可逆热力学过程一定是准静态过程(2)准静态过程一定是可逆的(3)不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程(4)凡有摩擦的过程一定是不可逆过程(1)(2)(3)(1)(2)(4)(1)(3)(1)(4),答案D
3、,24,例5根据热力学第二定律可知(A)功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功(B)热可以从高温物体传到低温物体,但不能从低 温物体传到高温物体.(C)不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程.(D)一切自发过程都是不可逆的.,答案D,25,例6根据热力学第二定律可知(A)功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功(B)热可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体.(C)气体能够自由膨胀,但不能自动收缩.(D)有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量,无规则运动的能量不能够变为有规则运动的能量.,答案C,26,27,28,29,用熵来代替热力学概念后,热力学第二定律表述为:在孤立系
4、统中所进行的自然过程总是沿着熵增大的方向进行,它是不可逆的.平衡态相应于熵最大的状态.热力学第二定律的这种表述叫熵增加原理S0(孤立系统,自然过程),30,31,理想气体的绝热自由膨胀的逆向过程,并不是原则上不可能,而是概率非常非常的小.如1mol气体,分子数为NA.一个分子任意处在容器左半或右半的状态数为2,NA个分子任意处在容器左半或右半的状态数为2 NA.在这些所有可能的微观状态中,只有一个微观状态对应于NA个分子聚集在容器左半.为形象的说明绝热自由膨胀的逆向过程,我们假想2 NA个微观状态每个都拍照.然后再匀速率的放映平均来讲,要放2 NA张照片才能碰上NA个分子聚集在容器左半边的那一张.假定1秒钟放1亿张照片.(普通电影1秒钟放24张照片)要放完2 NA张照片大约1021023(s)比宇宙的年龄1018秒（大约200亿年）还要大得多多！,32,33,34,35,36,37,38,
