一、有序和无序
问题思考1?暗红色的氨气和无色的空气混合后会有什么现象?
(教师演示)
问题思考2?
暗红色氨气在以后的扩散中是否还有全部退回原来所在容器的可能?
问题思考3?
我们知道组成气体的分子在永不停息的做无规则的热运动,既然是无规则的,那么各种可能就有可能出现,氯气全部退回原容器的可能性就存在。我们没有观测到,是否是时间不够长所致?
根据图片分析问题
第一组:交通信号正常的路口和交通信号损坏的路口的对比
第二组:学生统一集会时人员分布和学生解散后的人员分布
让学生思考并找出两组图片反映出的问题的共同点
有序:如果确定了某种规则,符合这个规则的就叫做有序。
无序:不符合某种确定规则(或没有规则)的称为无序。
小组活动:
每个小组把桌上准备好的扑克牌拿出来,观察牌的次序是否有序?
请扑克牌排列有序的小组介绍牌的排列次序。
通过对比可以发现,不同小组的牌的排列尽管都有序,但牌的排列次序可能并不相同,这说明有序和无序是相对的。
二、宏观态和微观态
1.事物类比 : 全体扑克牌 一个系统(宏观)
每张扑克牌 一个分子(微观)
2. 小游戏:
游戏规则:
1.洗牌(各组将牌的次序尽可能的打乱,对应组互换)
2.挑牌(各组以最快速度把所要求花色的牌找出来)
3.派一名代表把找好的牌放在投影仪上
前三名有奖,依先后次序为准,一切以听口令为准
游戏结束后,教师展示获胜小组的扑克牌的次序,并提出思考?
“外行看热闹,内行看门道”,这些扑克牌所反应的宏观和微观状态有什么样的关系?
宏观态:如果规定了一副扑克牌的花色和号码顺序,用物理统计术语来说,我们就规定了一个“宏观态”(对应热力学系统的宏观态)
微观态:如果规定了一副扑克牌的花色顺序而号码顺序任意,我们就规定了另一个“宏观态”,此时每张扑克牌的排列位置就会有多种,我们就说此“宏观态”下的“微观态”不唯一。
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。
三、热力学第二定律的微观解释
1. 模拟探究 :气体向真空扩散
容器左右等体积,左部有气体,右部为真空。抽去隔板气体自由膨胀。
系统宏观态-----用分子左、右两部分的分布数目表示(宏观中只能区分数目不能区分是哪个粒子)
系统微观态-----用不同分子处在某一部分的具体分布位置情况表示。
(假定容器中只有4个分子,且分子是可识别的)
每个小组利用桌上所给的器材(盒子、四个不同颜色的小球、隔板)进行模拟探究
2. 总结规律
3. 学生展示统计规律
4. 总结热力学第二定律的微观解释
一般来说,若有N个分子,则共2N种可能方式,而N个分子全部退回到A部的几率1/2N.对于真实理想气体系统N=1023/mol,这些分子全部退回到A部的几率为 。此数值极小,意味着此事件永远不会发生。从任何实际操作的意义上说,不可能发生此类事件。
对单个分子或少量分子来说,它们扩散到B部的过程原则上是可逆的。
对大量分子组成的宏观系统来说,它们向B部自由膨胀的宏观过程实际上是不可逆的。这就是宏观过程的不可逆性在微观上的统计解释。
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。
熵
四、自学熵和熵增加原理:
自己看书中熵的知识,根据预习提纲预习,并归纳相应内容
①熵的符号是什么?熵是用来表示什么的?
_____________________________________。
②熵的表达式?
______________________________________________________。
③熵与热力学第二定律之间的联系?
__________________________________________。
学生小组间互相讨论后总结:
1.熵的物理意义
熵是分子热运动无序(混乱)程度的______;熵_____,系统越 无序
2.熵的大小
①式中k叫做______________
②Ω表示一个宏观状态所对应的微观状态的__________, .
3.熵与热力学第二定律
①在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会_______.
②熵增加原理,也是_______________的另一种表述.
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