热力学第二定律的微观解释教案
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1.了解有序和无序,宏观态和微观态的概念。
2.了解热力学第二定律的微观意义。
3.了解熵的概念,知道熵是反映系统无序程度的物理量。
4.知道随着条件的变化,熵是变化的。
诱思导学 1.有序和无序
有序:只要确定了某种规则,符合这个规则的就叫做有序。
无序:不符合某种确定规则的称为无序。
无序意味着各处都一样,平均、没有差别,有序则相反。
有序和无序是相对的。
2.宏观态和微观态
宏观态:符合某种规定、规则的状态,叫做热力学系统的宏观态。 微观态:在宏观状态下,符合另外的规定、规则的状态叫做这个宏观态的微观态。 系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小。如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多,就说这个“宏观态”是比较无序的,同时也决定了宏观过程的方向性——从有序到无序。
3.热力学第二定律的微观意义
一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
4.熵和系统内能一样都是一个状态函数,仅由系统的状态决定。从分子运动论的观点来看,熵是分子热运动无序(混乱)程度的定量量度。
一个系统的熵是随着系统状态的变化而变化的。在自然过程中,系统的熵是增加的。 在绝热过程或孤立系统中,熵是增加的,叫做熵增加原理。对于其它情况,系统的熵可能增加,也可能减小。
从微观的角度看,热力学第二定律是一个统计规律:一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展,而熵值较大代表着较为无序,所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。 典例探究
例1 一个物体在粗糙的平面上滑动,最后停止。系统的熵如何变化?
解析:因为物体由于受到摩擦力而停止运动,其动能变为系统的内能,增加了系统分子无规则运动的程度,使得无规则运动加强,也就是系统的无序程度增加了,所以系统的熵增加。 友情提示:本题考查的是对熵增加原理的理解和应用。 课后问题与练习点击:
1.解析:①全是甜的,对应的微观态1个,宏观态出现的概率是1/32;②全是咸的,对应的微观态1个,宏观态出现的概率是1/32;③1甜4咸,对应的微观态5个,宏观态出现的概率是5/32;④4甜1咸,对应的微观态5个,宏观态出现的概率是5/32;⑤2甜3咸,对应的微观态10个,宏观态出现的概率是10/32;⑥3甜2咸,对应的微观态10个,宏观态出现的概率是10/32;
(3)概率
(4)无序性增大了
3.略
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