熱力學第二定律的微觀解釋就是熵增加對嗎

2021-03-03 22:17:48 字數 5641 閱讀 9440

1樓:love就是不明白

1、從分子運動論的觀點看,作功是大量分子的有規則運動,而熱運動則是大量分子的無規則運動。顯然無規則運動要變為有規則運動的機率極小,而有規則的運動變成無規則運動的機率大。一個不受外界影響的孤立系統,其內部自發的過程總是由機率小的狀態向機率大的狀態進行,從此可見熱是不可能自發地變成功的。

2、熱力學第二定律只能適用於由很大數目分子所構成的系統及有限範圍內的巨集觀過程。而不適用於少量的微觀體系,也不能把它推廣到無限的宇宙。

3、熵的增加表示系統從機率小的狀態向機率大的狀態演變,也就是從比較有規則、有秩序的狀態向更無規則,更無秩序的狀態演變。熵體現了系統的統計性質。

熱力學第二定律的微觀解釋

2樓:匿名使用者

熱力學第二定律

(1)概述

①熱不可能自發地、不付代價地從低溫傳到高溫。(不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其他變化,這是按照熱傳導的方向來表述的)

②不可能從單一熱源取熱,把它全部變為功而不產生其他任何影響

(2)說明

①熱力學第二定律是熱力學的基本定律之一。它是關於在有限空間和時間內,一切和熱運動有關的物理、化學過程具有不可逆性的經驗總結。

上述(1)中①的**是克勞修斯在2023年提出的。②的**是開爾文於2023年提出的。這些表述都是等效的。

在①的**中,指出了在自然條件下熱量只能從高溫物體向低溫物體轉移,而不能由低溫物體自動向高溫物體轉移,也就是說在自然條件下,這個轉變過程是不可逆的。要使熱傳遞方向倒轉過來,只有靠消耗功來實現。

在②的**中指出,自然界中任何形式的能都會很容易地變成熱,而反過來熱卻不能在不產生其他影響的條件下完全變成其他形式的能,從而說明了這種轉變在自然條件下也是不可逆的。熱機能連續不斷地將熱變為機械功,一定伴隨有熱量的損失。第二定律和第一定律不同,第一定律否定了創造能量和消滅能量的可能性,第二定律闡明瞭過程進行的方向性,否定了以特殊方式利用能量的可能性。

②人們曾設想製造一種能從單一熱源取熱,使之完全變為有用功而不產生其他影響的機器,這種空想出來的熱機叫第二類永動機。它並不違反熱力學第一定律,但卻違反熱力學第二定律。有人曾計算過,地球表面有10億立方千米的海水,以海水作單一熱源,若把海水的溫度哪怕只降低o.

25度,放出熱量,將能變成一千萬億度的電能足夠全世界使用一千年。但只用海洋做為單一熱源的熱機是違反上述第二種**的,因此要想製造出熱效率為百分之百的熱機是絕對不可能的。

③從分子運動論的觀點看,作功是大量分子的有規則運動,而熱運動則是大量分子的無規則運動。顯然無規則運動要變為有規則運動的機率極小,而有規則的運動變成無規則運動的機率大。一個不受外界影響的孤立系統,其內部自發的過程總是由機率小的狀態向機率大的狀態進行,從此可見熱是不可能自發地變成功的。

④熱力學第二定律只能適用於由很大數目分子所構成的系統及有限範圍內的巨集觀過程。而不適用於少量的微觀體系,也不能把它推廣到無限的宇宙。

⑤根據熱力學第零定律,確定了態函式——溫度;

根據熱力學第一定律,確定了態函式——內能和焓;

根據熱力學第二定律,也可以確定一個新的態函式——熵。.可以用熵來對第二定律作定量的表述。

第二定律指出在自然界中任何的過程都不可能自動地復原,要使系統從終態回到初態必需藉助外界的作用,由此可見,熱力學系統所進行的不可逆過程的初態和終態之間有著重大的差異,這種差異決定了過程的方向,人們就用態函式熵來描述這個差異,從理論上可以進一步證明:

可逆絕熱過程sf=si,

不可逆絕熱過程sf>si,

式中sf和si分別為系統的最終和最初的熵。

也就是說,在孤立系統內對可逆過程,系統的熵總保持不變;對不可逆過程,系統的熵總是增加的。這個規律叫做熵增加原理。這也是熱力學第二定律的又一種表述。

熵的增加表示系統從機率小的狀態向機率大的狀態演變,也就是從比較有規則、有秩序的狀態向更無規則,更無秩序的狀態演變。熵體現了系統的統計性質。

第二定律在有限的巨集觀系統中也要保證如下條件:

1、該系統是線性的;

2、該系統全部是各向同性的。

另外有部分推論很有意思:比如熱輻射:恆溫黑體腔內任意任意位置及任意波長的輻射強度都相同,且在加入任意光學性質的物體時,腔內任意位置及任意波長的輻射強度都不變。

熱力學第二定律的兩種表述是什麼?微觀統計意義是什麼

3樓:匿名使用者

熱力學第二定律有兩種基本表述,第一種是(1)克勞休斯表述:不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化;第二種是(2)開爾文表述:不可能製成一種迴圈動作的熱機,從單一熱源取熱,使之完全變為功而不引起其它變化。

開爾文表述還可以表述成:第二類永動機不可能實現。

除此之外,熱力學第二定律還可以表述成熵增加原理:孤立系統的熵永不自動減少,熵在可逆過程中不變,在不可逆過程中增加。

從微觀統計意義上講,熱運動則是大量分子的無規則運動。無規則運動要變為有規則運動的機率極小,而有規則的運動變成無規則運動的機率大。一個不受外界影響的孤立系統,其內部自發的過程總是由機率小的狀態向機率大的狀態進行,從此可見熱是不可能自發地變成功的。

4樓:11223344我

熱力學第二定律(second law of thermodynamics),熱力學基本定律之一,其表述為:不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產生其他影響,或不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功而不產生其他影響,或不可逆熱力過程中熵的微增量總是大於零。又稱「熵增定律」,表明了在自然過程中,一個孤立系統的總混亂度(即「熵」)不會減小。

克勞修斯表述

不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化。

開爾文表述

不可能製成一種迴圈動作的熱機,從單一熱源取熱,使之完全變為功而不引起其它變化。

孤立系統的一切自發過程均向著其微觀狀態更無序的方向發展,如果要使系統回覆到原先的有序狀態是不可能的,除非外界對它做功。另外,微觀狀態越混亂,則該系統的熵值越大,反之越小。所以說,孤立系統的熵值是永遠增加的。

微觀意義就是系統總是朝著混亂度增加的方向發展。

5樓:小提莫愛吃蘑菇

微觀統計的意義就是系統混亂度的數學意義。就是混亂度取自然對數。

熱力學第二定律怎樣理解?

6樓:demon陌

1.在孤立系中,能量總是從有序到無序。表明了一種能量的自發的衰減過程。用熵來描述混亂的狀態。

2.在熱力學中具體還需要參看克勞修斯和凱爾文的解釋。

開爾文表述:不可能從單一熱源吸取熱量,使之完全變為有用功而不引起其它變化。

克勞修斯表述:不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化。

3.在熱力學中主要揭示熱機效率的問題。在其他方面,如進化論的證明方面也起作用。

用生動的語句描述就是:你用餐後總是會花費的比你實際吃的要多。

擴充套件資料:

①熱力學第二定律是熱力學的基本定律之一,是指熱永遠都只能由熱處轉到冷處(在自然狀態下)。它是關於在有限空間和時間內,一切和熱運動有關的物理、化學過程具有不可逆性的經驗總結。

指出了在自然條件下熱量只能從高溫物體向低溫物體轉移,而不能由低溫物體自動向高溫物體轉移,也就是說在自然條件下,這個轉變過程是不可逆的。要使熱傳遞方向倒轉過來,只有靠消耗功來實現。

自然界中任何形式的能都會很容易地變成熱,而反過來熱卻不能在不產生其他影響的條件下完全變成其他形式的能,從而說明了這種轉變在自然條件下也是不可逆的。

熱機能連續不斷地將熱變為機械功 ,一定伴隨有熱量的損失。第二定律和第一定律不同,第一定律否定了創造能量和消滅能量的可能性,第二定律闡明瞭過程進行的方向性,否定了以特殊方式利用能量的可能性。

②人們曾設想製造一種能從單一熱源取熱,使之完全變為有用功而不產生其他影響的機器,這種空想出來的熱機叫第二類永動機。它並不違反熱力學第一定律,但卻違反熱力學第二定律。

③從分子運動論的觀點看,作功是大量分子的有規則運動,而熱運動則是大量分子的無規則運動。顯然無規則運動要變為有規則運動的機率極小,而有規則的運動變成無規則運動的機率大。

一個不受外界影響的孤立系統,其內部自發的過程總是由機率小的狀態向機率大的狀態進行,從此可見熱是不可能自發地變成功的。

④熱力學第二定律只能適用於由很大數目分子所構成的系統及有限範圍內的巨集觀過程。而不適用於少量的微觀體系,也不能把它推廣到無限的宇宙。

⑤根據熱力學第零定律,確定了態函式——溫度;

根據熱力學第一定律,確定了態函式——內能和焓;

根據熱力學第二定律,也可以確定一個新的態函式——熵。可以用熵來對第二定律作定量的表述。

熱力學第零定律用來作為進行體系測量的基本依據,其重要性在於它說明了溫度的定義和溫度的測量方法。表述如下:

1、可以通過使兩個體系相接觸,並觀察這兩個體系的性質是否發生變化而判斷這兩個體系是否已經達到熱平衡。

2、當外界條件不發生變化時,已經達成熱平衡狀態的體系,其內部的溫度是均勻分佈的,並具有確定不變的溫度值。

3、一切互為平衡的體系具有相同的溫度,所以一個體系的溫度可以通過另一個與之平衡的體系的溫度來表示,也可以通過第三個體系的溫度來表示。

7樓:雪_飄_梅_香

第一,熱力學第二定律的表述(說法)雖然繁多,但都反映了客觀事物的一個共同本質,即自然界的一切自發過程都有「方向性」,並且一切自發過程都是不可逆的。

第二,熱力過程的方向性,是可以用「熵」來衡量的,也即孤立系的一切實際過程,其總熵是增加的,理想條件下(即可逆),總熵不變。

現以最常見的熱力學二種說法進行理解。

1、克勞修斯說法(2023年):熱不可能自發地、不付代價地從低溫物體傳到高溫物體。

解釋:(1)這裡需要強調的是「自發地、不付代價地」。我們通過熱泵裝置是可以實現「將熱從低溫物體傳向高溫物體的」,但這裡是付出代價的,即以驅動熱泵消耗功為代價,是「人為」的,是「強制」的,不是「自發」的。

所以,非自發過程,如熱從低溫物體傳向高溫物體,必須同時要有一個自發過程為代價(這裡是機械能轉化為熱能)為補償,這個過程叫「補償過程」。

(2)非自發過程(如熱從低溫物體傳向高溫物體)能否進行,還要看花的「代價」是否夠,就是總系統(孤立系)的熵必須是增加的,或可逆下總熵不變。也就是說,如果投入的「代價」不夠的話,非自發過程是不能進行的,或是進行得不夠徹底(不能達到預計的狀態)。孤立系總熵變不小於零,非自發過程才有可能進行。

2、開爾文-普朗特說法(2023年):不可能製造出從單一熱源吸熱,使之全部轉化為功而不留下其他任何變化的熱力發電機。

解釋:(1)這裡強調的是「不留下其他任何變化」,是指對熱機內部、外界環境及其他所有(一切)物體都沒有任何變化。

開爾文-普朗特說法說明了熱轉化為功,必須要將一部分熱量轉給低溫物體(注意,這可是一個自發過程,高溫向低溫傳熱哦),也即必須要有一個「補償過程」為代價。

(2)熱全部轉化為功,是可以的,但必須要「留下其他變化」。如等溫過程中,熱可以全部轉變成功,但這時熱機內部工質的「狀態」變了(即工質不能回到初始狀態。其實,這樣的熱機實際上是不存在的),是留下了變化的。

總之,要正確理解熱力學第二定律,以下幾點是需要把握的:

1、上述熱力學第二定律的兩種表述及其等效性;

2、卡諾迴圈與卡諾定理、卡諾效率,且 ηt≤ ηc;

3、克勞修斯積分等式和不等式;

4、熵的過程方程式:ds≥dq/tr;

5、孤立系統熵增原理:△siso=∑△si=sg≥0;

6、閉口系(控制質量)熵方程:ds=dsg+dq/tr;(開口系也要掌握好)

7、能量貶值原理:dex,iso≤0;

8、熵產與機械能(火用)的損失關係:i=to×sg 。

熱力學第二定律的表述有哪些,熱力學第二定律的兩種表述是什麼?微觀統計意義是什麼

熱力學第二 定律熱力學第二定律有幾種表述方式 克勞修斯表述 熱量可以自發地從較熱的物體傳遞到較冷的物體,但不可能自發地從較冷的物體傳遞到較熱的物體 開爾文 普朗克表述 不可能從單一熱源吸取熱量,並將這熱量變為功,而不產生其他影響。熵表述 隨時間進行,一個孤立體系中的熵總是不會減少。關係 熱力學第二定...

關於熱力學第二定律,關於熱力學第二定律的問題

樓主說的是開爾文 普朗特說法 1851年 不可能製造出從單一熱源吸熱,使之全部轉化為功而不留下其他任何變化的熱力發電機。下面對樓主的話逐一分析。1 那可不可能通過引起其它變化使單一熱源吸熱全部用來做功呢?答 可以。比如,典型的熱力過程有哪些呢?有四個,等壓過程 等容過程 等溫過程 等熵過程,其中等溫...

什麼是熱力學第二定律,什麼是熱力學第二定律,有什麼意義

熱力學第二定律是獨立於熱力學第一定律的另一條基本規律。該定律不是由第一定律推演出來的,它涉及的問題不同於第一定律所涉及的範圍,它是第一定律的補充。1 第一定律只指出了效率 100 第二定律指出的是效率 100 說明功可以全部變為熱,而熱量不能通過一迴圈全部變為功,即機械能和內能是有區別的。2 第一定...