物理人类文明(热力学第二定律).ppt

1 2 3热力学第二定律 1自然现象的不可逆性2熵增加原理 可逆过程 热力学系统由某一状态出发 经过某一过程到达另一状态后 如果存在另一过程 它能使系统和外界完全复原 即使系统回到原来状态 同时又完全消除原来过程对外界所产生的一切影响 则原来的过程称为可逆过程 1自然现象的不可逆性 不可逆过程 反之 如果无论采用何种办法都不能使系统和外界完全复原 则原来的过程称为不可逆过程 生活中的不可逆现象 典型的不可逆过程 将一块盐放入一杯清水中 过若干时间后 盐分子 氯离子和钠离子 和水分子会自动均匀混合 T1 T2 T 无数事实证明 自然界发生的一切过程均有方向性 沿某一方向可以自发进行 反过来则不可能 尽管两者均不违反能量守恒定律 换言之 违反能量守恒定律的过程是不可能发生的 但不违反能量守恒定律的过程未必能发生 热力学第二定律把这一有关物理过程方向的自然规律进行了概括和揭示 德国科学家克劳修斯50年提出了热力学第二定律的一种表述 不可能使热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化 1851年 开尔文提出了热力学第二定律的第二种表述 不可能从单一热源吸取热量 使之完全变为有用的功而不产生其他影响 2熵增加原理 我们可以把热力学第二定律讲得更具体一些 孤立系统的一切自发过程均向着其微观状态更无序的方向发展 如果要使系统回复到原先的有序状态是不可能的 除非外界对它做功 定性来讲 熵是一个系统微观状态混乱程度的函数 微观状态越混乱 则该系统的熵值越大 反之 则越小 在没有外界干预的情况下 一个孤立系统总是自发地向更无序的状态发展 换言之 孤立系统的熵值永远是增加的 更精确的讲 应该是永远不减少 熵增加原理 熵增加原理揭示了事物发展方向的深刻规律 事物发展有一种自动趋向无序的属性 这种属性不仅对研究物理过程 而且对化学过程 生命过程乃至社会现象的研究都具有指导意义 由于这个原因 我们还会在很多的书籍中遇到所谓 熵增加原理 但毫无疑问 它源于热力学第二定律