為什麼熱量除以溫度(熵)可以描述無序程度?

時間 2021-06-05 08:31:52

1樓:FairW

我非常不喜歡高中用有序和無序來表述熵變。這個思想確實是最好理解的,但也確實會誤導很多人。

首先,什麼是有序?什麼是無序?這個定義是模糊的。

比如我之前看過乙個例子,蠟筆小新把玩具散落一地,對於小新的媽媽而言,玩具散落一地是無序的,而對於小新而言,小新可以精確找到地上散落任何乙個他想找到的玩具,而將玩具整齊的放在櫃子裡,小新就找不到了。那麼對於小新而言,散落一地的玩具是有序的,整齊在櫃子裡的玩具是無序的。

同樣的,人類認為有序的排列一定是有序的嗎?什麼是有序的排列呢?如果乙個排列客觀事實是有序的,只是人類還沒找到它的規律,那它是有序的嗎?

對於科學而言,這樣的判定顯然具有非常強烈的主觀色彩,科學是客觀的。

事實上,熵是熱力學發展過程中演變出來的。它反應了時間的流動,被稱作時間之矢。具體的說,熵增指的是宇宙中永久損耗的能量。

這部分的能量不能夠轉化為其他能量了。例如:水流推動葉輪轉動發電,是水的動能轉化為葉輪的機械能,再轉化為電能,並產生一定的熱量。

這是乙個能量可以相互轉化的過程,但是總有一部分能量不能夠再利用了,這就是熵增。目前認為宇宙作為乙個孤立系統,熵始終是增大的,永遠不會減小。當宇宙中所有的能量都不能在利用和相互轉化時,打到熱寂,也就是宇宙的終點!

那麼熵一定會增大不會減小嗎?這要看我們所描述的系統,對於孤立系統,熵永遠增大。而對於非孤立系統,會出現熵減的過程,可以認為是區域性熵減。

但相對於宇宙這個總的孤立系統而言,總熵是一直增大的。

在量子物理學上,熵用概率函式來描述。這樣就好像是形容混亂程度一樣,但不準確!因為它是概率的反應。

除此之外,還有資訊熵!也是概率函式!想進一步了解可以去看看有關熵的書籍介紹。

2樓:以之教育

熱量除以溫度並不是熵,熵是孤立系統微觀狀態數的對數。 除了孤立系統以外,談熵沒有意義,就像對乙個機械能不守恆的系統,談機械能沒有意義一樣熵對能量求偏導數,給出的就是溫度(還是溫度的倒數,不記得了)。 這是溫度的嚴格定義。

除此之外,溫度和熵沒有什麼必然聯絡。

3樓:激發態的數物演算法

克勞修斯熵的匯出時建立在卡諾熱機迴圈的基礎上的;

克勞修斯不等式是建立在熱力學第二定律的基礎上的,當然也用到卡諾熱機迴圈。

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