什么是熵？顺便详细解释一下熵增原理

Miss Liu 2024-05-06 23:51:15

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熵的定义如下。假不改变物质的表现的情况下观分子的可能排列的总数为w 则熵s=lgw 譬如，一个的书架，共有3层，上面随机放着十本书。那么， w=10^3,s=lgw=3 实际上熵是一个表明系统混沌程度的状态量.系统经绝热过程由一状态达到另一状态熵值不减少——熵增原理（the principle of the increase of entropy）对绝热过程，δq = 0 ，有δs（绝热）>= 0（大于时候不可逆，等于时候可逆）或 ds（绝热）>= 0 (>0不可逆；=0可逆) 熵增原理表明，在绝热条件下，只可能发生ds>=0 的过程，其中ds = 0 表示可逆过程；ds> 0表示不可逆过程,ds<0 过程是不可能发生的。但可逆过程毕竟是一个理想过程。因此，在绝热条件下，一切可能发生的实际过程都使系统的熵增大，直到达到平衡态。（参照：多媒体cai物理化学第四版：大连理工大学出版社）熵增原理是一条与能量守恒有同等地位的物理学原理。熵增原理是适合热力学孤立体系的，能量守恒定律是描述自然界普遍适用的定律。熵增定律仅适合于孤立体系，这是问题的关键。实际上，绝对的联系和相对的孤立的综合，才是事物运动的本质。虽然从处理方法上讲，假定自然界存在孤立过程是可以的。但是从本质上讲，把某一事物从自然界中孤立出来是带有主观色彩的。当系统不再人为地被孤立的时候，它就不再是只有熵增，而是既有熵增，又有熵减了。于是可以看到能量守恒定律仍然有效。熵总是联系着大量子系统，而人类社会正是这样一个复杂的体系。在人类社会中不仅有熵增，而且有熵减，这就使关于人类的科学与整个自然科学产生分歧，出现自然科学与人文科学的矛盾。我们知道，在科学中有三个基本定律，即质量守恒定律，能量守恒定律和熵增定律。质量、能量守恒定律在微观领域又被推广为质、能相关定律。质量守恒定律，能量守恒定律和质能相关定律在数学上表示为等式。而熵增定律则是不等式 , 即在孤立系中 , 熵增总是大于或等于零 ( △ s ≥ 0) 。在这种等式与不等式的差别中，隐含着深刻的意义。从系统三象性的基点来看，问题是这样的：任何系统状态 ( 点 ) 上物质性、能量性、信息性不可分离地共存着，但物质 ( 质量 ) 和能量是守恒的，而信息却 ( 信息是负熵 ) 不守恒。由于在孤立系中熵总是增加的，而熵是混乱度。那么，系统在孤立情况下总是自动地趋向于混乱与无序，这就与生物的有序化发展产生矛盾，出现克劳胥斯与达尔文的**。由于熵总是增加的，因而过程就出现单一的时间之矢，从而是不可逆的，这就与牛顿力学的可逆时间产生矛盾，出现牛顿、爱因斯坦与普里戈金、哈肯的**。熵总是联系着大量子系统，而人类社会正是这样一个复杂的体系。在人类社会中不仅有熵增，而且有熵减，这就使关于人类的科学与整个自然科学产生分歧，出现自然科学与人文科学的矛盾。质量守恒定律和能量守恒定律是自然界的普适定律，而熵增定律则适合于热力学孤立体系。任一质点或任一质点系都适合于质量守恒定律和能量守恒定律，但一个质点就谈不上熵增，非孤立体系的熵也不一定增加。 20210311

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