高二物理競賽：熱力學第二定律的統(tǒng)計意義玻耳茲曼熵課件

1理想氣體狀態(tài)方程一.平衡態(tài)溫度理想氣體狀態(tài)方程1.系統(tǒng)和外界、宏觀和微觀2.平衡態(tài):在不受外界影響的條件下,一個系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間改變的狀態(tài).3.熱力學第零定律:如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)的同一平衡態(tài)達到熱平衡，那么，這兩個系統(tǒng)彼此也處于熱平衡.2二理想氣體的壓強公式

除碰撞外，分子力可以略去不計

分子間的碰撞是完全彈性碰撞

分子可以看作質(zhì)點理想氣體的分子模型為：分子平均平動動能理想氣體狀態(tài)方程3三溫度的統(tǒng)計解釋理想氣體狀態(tài)方程宏觀量溫度與微觀量的統(tǒng)計平均值關系氣體分子的方均根速率四能量均分定理理想氣體的內(nèi)能氣體處于平衡態(tài)時，分子的任何一個自由度的平均動能都相等，均為，這就是能量按自由度均分定理.4分子的平均能量質(zhì)量為理想氣體的內(nèi)能內(nèi)能隨溫度的改變五麥克斯韋分子速率分布定律

分子的速率分布函數(shù)

歸一化條件5

三個統(tǒng)計值1.最概然速率3.方均根速率2.平均速率麥克斯韋速率分布規(guī)律6*六.玻耳茲曼分布律麥克斯韋速度分布函數(shù)玻耳茲曼分布律七.分子的平均碰撞頻率和平均自由程單位時間內(nèi)平均碰撞頻率考慮其他分子的運動分子平均碰撞頻率7

擴散系數(shù)

熱導率

粘滯系數(shù)*八.氣體內(nèi)的輸運過程平均自由程82.準靜態(tài)過程從一個平衡態(tài)到另一平衡態(tài)所經(jīng)過的每一中間狀態(tài)均可近似當作平衡態(tài)的過程.準靜態(tài)過程在平衡態(tài)p–V圖上可用一條曲線來表示一內(nèi)能功和熱量準靜態(tài)過程1.理想氣體內(nèi)能：對給定的理想氣體，它的內(nèi)能僅是溫度的單值函數(shù).3.體積功的計算9二熱力學第一定律準靜態(tài)過程1.等體過程2.等壓過程3.等溫過程三氣體的摩爾熱容1.定容2.定壓3.比熱容比10四絕熱過程氣體對外做功:絕熱方程恒量恒量恒量五循環(huán)過程卡諾循環(huán)熱機效率致冷系數(shù)11

卡諾熱機效率

卡諾循環(huán)兩個準靜態(tài)等溫過程兩個準靜態(tài)絕熱過程組成六熱力學第二定律1.開爾文表述：不可能制成一種循環(huán)動作的熱機，它只從一個單一溫度的熱源吸取熱量，并使其全部變?yōu)橛杏霉?，而不引起其他變?2.克勞修斯表述：熱量不可能自動地由低溫物體傳向高溫物體.12七卡諾定理克勞修斯熵(不可逆循環(huán))（可逆循環(huán)）2.克勞修斯不等式(不可逆機)（可逆機）1.卡諾定理3.熵增加原理

孤立系統(tǒng)不可逆過程孤立系統(tǒng)可逆過程

孤立系統(tǒng)中所發(fā)生的一切不可逆過程的熵總是增加，可逆過程熵不變。13八熱力學第二定律的統(tǒng)計意義玻耳茲曼