第七章气体动理论7 – 10 热力学第二定律的统计意义无序有序非 自发传热自发传热高温物体 低温物体热传导非均匀、非平衡 均匀、平衡热功转换 完全功不 完全热扩散过程
V VV
自发外力压缩热力学第 二 定律的 实质,自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的,
一 熵与无序第七章气体动理论7 – 10 热力学第二定律的统计意义不可逆过程的本质系统从热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行的过程,
一切自发过程的普遍规律概 率小的状态 概 率大的状态讨论 个粒子在空间的分布问题N
可分辨的粒子集中在左 空间的概率
21,1 WN
41,2 WN
二 无序度和微观状态数第七章气体动理论7 – 10 热力学第二定律的统计意义粒子集中在 左 空间的 概 率
42
1
16
1W
粒子 均匀 分布的概率
8
3
16
6'W
可分辨粒子总数 N = 4
N 1 2 4 N
W
42 2
1
2
1
2
1
N2
1
0（左）
各种分布的状态总数 16
i
in
11?n
42?n
63?n
43?n
15?n
第 种分布的可能状态数 ini
第七章气体动理论7 – 10 热力学第二定律的统计意义三 熵与热力学概率 玻尔兹曼关系式
W 热力学 概 率（微观状态数）、无序度、混乱度,
2） 熵是孤立系统的无序度的量度,（平衡态熵最大）（ W 愈大,S 愈高，系统有序度愈差,）
1） 熵的概念建立，使热力学第二定律得到统一的定量的表述,
W
kS 1ln
负熵
WkS ln?
熵
W
1 有序度生命科学,熵的高低反映生命力的强弱,
信息论,负熵是信息量多寡的量度,
第七章气体动理论7 – 10 热力学第二定律的统计意义环境学,负熵流与环境,
玻尔兹曼墓碑为了纪念 玻尔兹曼给予熵以统计解释的卓越贡献,
他的墓碑上寓意隽永地刻着,
这表示人们对玻尔兹曼的深深怀念和尊敬,
WkS lo g?
第七章气体动理论7 – 10 热力学第二定律的统计意义耗 散 结 构
3） 无生命世界的自组织现象云、雪花、太阳系、化学实验、热对流、激光等,
1） 宇宙真的正在走向死亡吗？
实际宇宙万物，宇宙发展充满了无序到有序的发展变化,
2） 生命过程的自组织现象生物体的生长和物种进化是从无序到有序的发展,
第七章气体动理论7 – 10 热力学第二定律的统计意义开放系统熵的变化
ie ddd SSS
0d,0d i SS孤立系统
0d,d
0d,0d
ei
ei
SdSS
SS开放系统
（和外界有能量交换和物质交换的系统叫开放系统）
4）开放系统的熵变系统与外界交换能量或物质而引起的熵流edS
idS
系统内部不可逆过程所产生的熵增加
V VV
自发外力压缩热力学第 二 定律的 实质,自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的,
一 熵与无序第七章气体动理论7 – 10 热力学第二定律的统计意义不可逆过程的本质系统从热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行的过程,
一切自发过程的普遍规律概 率小的状态 概 率大的状态讨论 个粒子在空间的分布问题N
可分辨的粒子集中在左 空间的概率
21,1 WN
41,2 WN
二 无序度和微观状态数第七章气体动理论7 – 10 热力学第二定律的统计意义粒子集中在 左 空间的 概 率
42
1
16
1W
粒子 均匀 分布的概率
8
3
16
6'W
可分辨粒子总数 N = 4
N 1 2 4 N
W
42 2
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各种分布的状态总数 16
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43?n
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第 种分布的可能状态数 ini
第七章气体动理论7 – 10 热力学第二定律的统计意义三 熵与热力学概率 玻尔兹曼关系式
W 热力学 概 率（微观状态数）、无序度、混乱度,
2） 熵是孤立系统的无序度的量度,（平衡态熵最大）（ W 愈大,S 愈高，系统有序度愈差,）
1） 熵的概念建立，使热力学第二定律得到统一的定量的表述,
W
kS 1ln
负熵
WkS ln?
熵
W
1 有序度生命科学,熵的高低反映生命力的强弱,
信息论,负熵是信息量多寡的量度,
第七章气体动理论7 – 10 热力学第二定律的统计意义环境学,负熵流与环境,
玻尔兹曼墓碑为了纪念 玻尔兹曼给予熵以统计解释的卓越贡献,
他的墓碑上寓意隽永地刻着,
这表示人们对玻尔兹曼的深深怀念和尊敬,
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第七章气体动理论7 – 10 热力学第二定律的统计意义耗 散 结 构
3） 无生命世界的自组织现象云、雪花、太阳系、化学实验、热对流、激光等,
1） 宇宙真的正在走向死亡吗？
实际宇宙万物，宇宙发展充满了无序到有序的发展变化,
2） 生命过程的自组织现象生物体的生长和物种进化是从无序到有序的发展,
第七章气体动理论7 – 10 热力学第二定律的统计意义开放系统熵的变化
ie ddd SSS
0d,0d i SS孤立系统
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SdSS
SS开放系统
（和外界有能量交换和物质交换的系统叫开放系统）
4）开放系统的熵变系统与外界交换能量或物质而引起的熵流edS
idS
系统内部不可逆过程所产生的熵增加
