2013年4月自考《物理(工)》串講第四章(2)

更新時間：2013-04-03 13:59:45 來源：|0

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摘要 2013年4月自考《物理(工)》串講第四章(2)

　　第二部分：熱力學(xué)第二定律

　　這個定律其實就是上面指出的熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程的不可逆性的規(guī)律?？梢杂幸韵卤硎觯翰豢赡馨褵崃繌牡蜏匚矬w傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響;不可能從單一熱庫吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響;即第二類永動機是不可能制成的。

　　那么熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)是什么?這就從熱力學(xué)系統(tǒng)的微觀狀態(tài)來進(jìn)行研究分析，根據(jù)對微觀分子狀態(tài)的統(tǒng)計和概率分析，得出這樣的結(jié)論，在宏觀孤立系統(tǒng)內(nèi)部所發(fā)生的過程，總是由微觀狀態(tài)數(shù)目少的宏觀狀態(tài)向包含微觀狀態(tài)數(shù)目多的宏觀狀態(tài)進(jìn)行。

　　用一個符號Ω來表示任一宏觀狀態(tài)所包含的微觀狀態(tài)數(shù)目為該宏觀狀態(tài)的熱力學(xué)概率。

　　熱力學(xué)系統(tǒng)是由大量作無序運動的分子組成的。

　　相應(yīng)的，熱力學(xué)第二定律就可理解為：在宏觀孤立系統(tǒng)內(nèi)部所發(fā)生的實際過程，就是沿著熱力學(xué)概率大的宏觀狀態(tài)進(jìn)行，總是沿著無序性增大的方向進(jìn)行。

　　這是一條統(tǒng)計規(guī)律，因為這是大量無序運動的分子的宏觀表現(xiàn)，如果只有少數(shù)分子，那么它就不適用此規(guī)律。同時，這條定律指出的只是過程進(jìn)行的最概然方向，從理論上講，孤立系統(tǒng)的熱力學(xué)概率Ω值和無序性變小的過程也可能發(fā)生，但是根據(jù)概率統(tǒng)計，其在實際上發(fā)生的可能性極小，所以一般不會出現(xiàn)或觀測不到。

　　為了把這個定律進(jìn)行定量的表示，我們引進(jìn)“熵”概念，用S表示，這個玻爾茲曼關(guān)系公式應(yīng)記住：

　　S=klnΩ 這個k就是玻爾茲曼常量 1.38×1023 J/K

　　熵增加原理也就是熱力學(xué)第二定律的又一表述：在宏觀孤立系統(tǒng)內(nèi)所發(fā)生的實際過程總是沿著熵增加的方向進(jìn)行，即 ΔS>0

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