39熱力學(xué)第二定律統(tǒng)計解釋

一熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義1.熱力學(xué)概率(thermodynamicsprobability)

自發(fā)過程的方向性從微觀上看是大量分子無規(guī)運動的結(jié)果。以氣體自由膨脹為例分析。abcd左右

分子數(shù)的左右分布稱為宏觀態(tài)。具體分子的左右分布稱為

統(tǒng)計理論的基本假設(shè)：對于孤立系統(tǒng),各出現(xiàn)的概率是相同的。

某宏觀態(tài)所包含的微觀態(tài)數(shù)Ω叫該宏觀態(tài)的熱力學(xué)概率。Ω

熱力學(xué)概率（微觀狀態(tài)數(shù)）、無序度、混亂度.1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)進行的過程.

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)討論個粒子在空間的分布問題可分辨的粒子集中在左空間的概率2分子的分布總計狀態(tài)數(shù)容器的部分AB10abcd0abcdbcdaacdbabdcabcdbcdaacdbabdcabcdabcdacbdadbcbcadcdabbdac4616abcdABabcdABabcdabcdabcdabcdabcdabcd143a,b,c,d,四個分子全部退回A或B的可能性為1/16，也就是說氣體自發(fā)的全部退回A或B的可能性微乎其微，而均勻分布的宏觀狀態(tài)占絕大部分。分子的分布總計狀態(tài)數(shù)容器的部分AB10abcd0abcdbcdaacdbabdcabcdbcdaacdbabdcabcdabcdacbdadbcbcadcdabbdac4614164

N

124

N

Ω0（左）N個分子，。

若N=100，則：

一般熱力學(xué)系統(tǒng)N的數(shù)量級約為1023，上述比例實際上是百分之百。Ω(N左)N很大

N/2N左而左右各半的平衡態(tài)及其附近宏觀態(tài)的熱力學(xué)概率則占總微觀狀態(tài)數(shù)的絕大比例。52.熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義平衡態(tài)

——最概然態(tài)非平衡態(tài)非平衡態(tài)平衡態(tài)

自發(fā)

“

一個孤立系統(tǒng)其內(nèi)部自發(fā)進行的過程總是由熱力學(xué)概率小的宏觀態(tài)向熱力學(xué)概率大的宏觀態(tài)過渡”──熱二律的統(tǒng)計意義熱力學(xué)第二定律是個統(tǒng)計規(guī)律，它只適用于大量分子的系統(tǒng)。6樓塌熵增7

孤立系統(tǒng)進行的過程，同時S，∴S與必有聯(lián)系。二熵與熱力學(xué)概率玻爾茲曼關(guān)系式Ω

熱力學(xué)概率（微觀狀態(tài)數(shù)）、無序度、混亂度.設(shè)，求f的函數(shù)形式。由S的可加性來分析：S1,11S2,221、2彼此獨立1+2S,∴應(yīng)有：8─玻耳茲曼熵公式該公式是物理學(xué)中最重要的公式之一。1877年玻耳茲曼提出了Sln。1900年普朗克引進了比例系數(shù)

k。孤立系統(tǒng)S是個概率問題。從來看，熵是系統(tǒng)無序性的度量。9對孤立系統(tǒng)中進行的過程有——熵增加原理或者說“孤立系統(tǒng)內(nèi)的一切過程熵不會減少”任何不可逆過程都是由比較有秩序的狀態(tài)向比較無秩序的狀態(tài)變化，即孤立系統(tǒng)內(nèi)的自發(fā)過程總是沿著熵增大的方向進行,只有可逆過程熵值才不變。——熵增加原理功→熱：有序運動→熱運動熱傳導(dǎo)：速度分布無序性增加自由膨脹：空間分布無序性增加自然過程總是沿著無序性增加（熵增加）的方向進行。熵增加102）熵是孤立系統(tǒng)的無序度的量度.（平衡態(tài)熵最大）（Ω愈大，S愈高，系統(tǒng)有序度愈差.）