师:我们将从分子热运动的角度分析这个过程的方向性。为了简单，我们假定气体只由A、B、C、D共4个分子组成。乒乓球模拟气体分子。细致区分哪的分子在哪一侧，这样的一个一个状态就是微观态。宏观上我们并不能区分这四个分子，我们只能确定两室分子数多少，因此我们以左右两气室分子的个数为宏观态，每个宏观态就会存在一个或多个微观态。例如：左0右1为宏观态，微观态个数只有1种。接下来，用四名同学代替四个气体分子，演示不同的宏观态和同一宏观态下的微观态，并完成教材63页表格。有请李光源、赵蕾、张福良、程文浩演示，同学们记录。

生：到讲台来，讲台左侧为左气室，右侧为右气室。其他学生把数据记录在表格里。

师：回答以下几个问题（ppt）

生：左2右2，左2右2，左2右2，左2右2

（孤立系统，各个微观态出现的概率相等--等概率原理）

师：例如：一堆积木杂乱无章的放在桌面上，是无序的；按图摆成城堡是有序的。桌面上杂乱无章的积木和摆成城堡的积木可以看作两个宏观状态，两者之中哪一个对应的微观态较多？

生：前者

把一批积木随意倒在桌面上，这些积木的各种排列都能发生，其中碰巧排成城堡的可能性非常小，而拍成乱糟糟的可能性岂止千万种，所以随意倒积木不会倒出城堡！

师：这两个例子再次说明，我们所说的有序状态，指的是对应着较少微观态的宏观态，自发出的过程总视倾向于出现较多微观态对应的的宏观态，因此自发的过程总是从有序向着无序发展。

综合以上分析可以知道：一切自发的过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律微观意义。

师：通过前面分析，系统的宏观状态所对应的微观态多少表现为宏观态的无序程度，同时也决定了宏观过程的方向性。分析归纳在以下表中。（ppt）

看起来，一个宏观态对应的微观态的多少是一个很重要的物理量，它标志着这个宏观过程的无序程度，从中还可以推知系统将朝着什么方向变化。物理学中用Ω表示一个宏观态对应微观态的数目。为了研究方便，物理学家们用的更多的是一个与Ω相关的物理量——熵。用字母S表示。玻尔兹曼在1877年提出了熵与微观数Ω的正比关系，后来普朗克写成等式 EMBED Equation.KSEE3 ﹨ MERGEFORMAT 式中的k叫做玻尔兹曼常量。既然微观态数目Ω是分子运动无序性的一种量度，由于 EMBED Equation.KSEE3 ﹨ MERGEFORMAT ，Ω越大S越大，那么熵S自然也是分子无序性量度。引入熵之后，关于自然过程的方向性就可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵不可能减小。这是用熵的概念表述的热力学第二定律，为此，不少人也把热力学第二定律叫做熵增加原理。

师：从微观角度看，热力学第二定律是一个统计规律：一个孤立系统总是从熵的状态向熵大的状态发展，而熵大的状态较无序，所以自发的宏观过程总是向无序的方向发展

作业布置：课后习题1、2

教学反思：对于微观态与宏观态的理应着重讲解，再多举一些例子

《5热力学第二定律的微观解释》集体备课教案设计

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教材

第七章　分子动理论

1　物体是由大量分子组成的

2　分子的热运动

3　分子间的作用力

4　温度和温标

5　内能

第八章　气体

1　气体的等温变化

2　气体的等容变化和等压变化

3　理想气体的状态方程

4　气体热现象的微观意义

第九章　固体、液体和物态变化

1　固体

2　液体

3　饱和汽与饱和汽压

4　物态变化中的能量交换

第十章　热力学定律

1　功和内能

2　热和内能

3　热力学第一定律　能量守恒定律

4　热力学第二定律