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熵怎么读什么意思(熵的概念是如何提出的)

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  熵怎么读什么意思(熵的概念是如何提出的)

  熵是物理学中一个基本概念,熵的单位为“开尔文”(Kelvinson),它是用来表征系统中无规则状态的物理量,也是统计力学中的一个重要概念。用物理学术语来讲,熵就是“不可逆过程产生能量损失的概率”。 热力学第一定律认为物质只能从一个孤立系统出发,按照热力学第二定律发展下去。但人们发现,宇宙中不可能存在孤立系统:宇宙必须从大爆炸开始;宇宙必须处于无规则状态;任何物质和能量都必须从有序转变为无序;而且一切物质和能量都不可能在绝对零度(即绝对无变化)下存在。显然,我们目前所看到的一切都与热力学第一定律相违背,这就必然会导致熵增加。 下面将从一个具体的问题讨论熵的意义:

  1.熵的意义

  首先,“熵”这个词来自拉丁语“enticula”,意思是“不平衡”,它的根源是自然界中的混乱。因此可以说,熵是人类用来描述自然界中的混乱程度的一个词。很多人认为熵就是一种“无序度”。在现代物理学中,熵更多地指代无序度,即系统混乱程度。 当然熵也不只是一个概念这么简单,它更多地被用来描述能量的流动方向与效率。例如很多人认为经典力学中所描述的能量与速度都可以用热力学来解释。 回到本文开头提到的那个问题:热传递和熵有什么关系? 从概念上讲,热传递过程中势必要有热量损失。而热量损失则会导致物体内能量(动能)转化为热能、化学能和机械能等形式

  2.熵的两种概念

  关于熵的定义,有两种不同的看法: (1)熵是热力学系统的混乱度,用来描述系统自发进行热运动(或自发达到平衡状态)时所表现出的混乱程度。如,一杯水放在桌上会变凉,当把它从桌上拿开时,它又变回原来的样子。熵是孤立系统中无规则运动状态的度量。 (2)熵是一个状态概念,而不是一种属性。把一个孤立系统看作一座孤岛,处于一个封闭状态,没有与外界发生任何形式的物质交换或能量交换时(在此意义上我们称“孤立系统”为“封闭系统”),熵就是这座孤岛所处的无序程度。若把一座孤立岛作为一个封闭系统,其熵值等于它自身所处的无序程度减去与外界发生物质交换或能量交换(即内外物质和能量交换)时所增加的熵。

  3.熵增原理

  当外界对系统的影响越来越大时,系统中各部分能量之间的交换越来越不平衡,熵也就会越大。因此,在孤立系统中熵永远不可能消失,总是在增加。 所以热力学第二定律就是“熵增原理”。(当然,热力学第一定律是研究孤立系统的熵增原理,并不适用于一般孤立的事物。例如人类社会的发展就符合热力学第一定律,但我们也可以说“人类社会是在不断地向无序转化”。只有这样才能解释为什么有一些事永远不可能发生了。) 热力学第一定律也不适用于各种生物:它仅仅适用于低级生物和简单有机物;而对于高级生物来说,它们无法违反热力学第一定律。

  4.热力学第二定律:热力学第一定律,是指在孤立系统内,熵总是增加的规律。

  也即在一个封闭体系内,系统的熵增加,而它的内能则不变;如果这个系统是开放体系,那么这个孤立体系必然会趋向于无序。 但是热力学第二定律并不能从本质上解释清楚为什么会这样。因此有人提出了“熵增原理”来解释热力学第二定律:由于孤立系统的熵总是增加的,而在封闭体系内,只有热量才有可能从一个热源传到另一个热源。