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物理熵是什麼

發布時間:2022-04-23 13:03:54

⑴ 熵到底是什麼




shāng

◎ 物理學上指熱能除以溫度所得的商,標志熱量轉化為功的程度。

◎ 科學技術上泛指某些物質系統狀態的一種量(liàng)度,某些物質系統狀態可能出現的程度。亦被社會科學用以借喻人類社會某些狀態的程度。

◎ 在資訊理論中,熵表示的是不確定性的量度。

1.只有當你所使用的那個特定系統中的能量密度參差不齊的時候,能量才能夠轉化為功,這時,能量傾向於從密度較高的地方流向密度較低的地方,直到一切都達到均勻為止。正是依靠能量的這種流動,你才能從能量得到功。

江河發源地的水位比較高,那裡的水的勢能也比河口的水的勢能來得大。由於這個原因,水就沿著江河向下流入海洋。要不是下雨的話,大陸上所有的水就會全部流入海洋,而海平面將稍稍升高。總勢能這時保持不變。但分布得比較均勻。

正是在水往下流的時候,可以使水輪轉動起來,因而水就能夠做功。處在同一個水平面上的水是無法做功的,即使這些水是處在很高的高原上,因而具有異常高的勢能,同樣做不了功。在這里起決定性作用的是能量密度的差異和朝著均勻化方向的流動。
熵是混亂和無序的度量.熵值越大,混亂無序的程度越大. 我們這個宇宙是熵增的宇宙.熱力學第二定律,體現的就是這個特徵. 生命是高度的有序,智慧是高度的有序. 在一個熵增的宇宙為什麼會出現生命?會進化出智慧?(負熵) 熱力學第二定律還揭示了, 局部的有序是可能的,但必須以其他地方更大無序為代價. 人生存,就要能量,要食物,要以動植物的死亡(熵增)為代價. 萬物生長靠太陽.動植物的有序, 又是以太陽核反應的衰竭(熵增),或其他的熵增形勢為代價的. 人關在完全封閉的鉛盒子里,無法以其他地方的熵增維持自己的負熵. 在這個相對封閉的系統中,熵增的法則破壞了生命的有序. 熵是時間的箭頭,在這個宇宙中是不可逆的. 熵與時間密切相關,如果時間停止"流動",熵增也就無從談起. "任何我們已知的物質能關住"的東西,不是別的,就是"時間". 低溫關住的也是"時間". 生命是物質的有序"結構"."結構"與具體的物質不是同一個層次的概念. 就象大廈的建築材料,和大廈的式樣不是同一個層次的概念一樣. 生物學已經證明,凡是到了能上網歲數的人, 身體中的原子,已經沒有一個是剛出生時候的了. 但是,你還是你,我還是我,生命還在延續. 倒是死了的人,沒有了新陳代謝,身體中的分子可以保留很長時間. 意識是比生命更高層次的有序.可以在生命之間傳遞. 說到這里,我想物質與意識的層次關系應該比較清楚了. 這里之所以將"唯物"二字加上引號. 是因為並不徹底.為什麼熵減是這個宇宙的本質,還沒法回答. (摘自人民網BBS論壇)

不管對哪一種能量來說,情況都是如此。在蒸汽機中,有一個熱庫把水變成蒸汽,還有一個冷庫把蒸汽冷凝成水。起決定性作用的正是這個溫度差。在任何單一的、毫無差別的溫度下——不管這個溫度有多高——是不可能得到任何功的。

「熵」(entropy)是德國物理學家克勞修斯(Rudolf Clausius, 1822 – 1888)在1850年創造的一個術語,他用它來表示任何一種能量在空間中分布的均勻程度。能量分布得越均勻,熵就越大。如果對於我們所考慮的那個系統來說,能量完全均勻地分布,那麼,這個系統的熵就達到最大值。

在克勞修斯看來,在一個系統中,如果聽任它自然發展,那麼,能量差總是傾向於消除的。讓一個熱物體同一個冷物體相接觸,熱就會以下面所說的方式流動:熱物體將冷卻,冷物體將變熱,直到兩個物體達到相同的溫度為止。如果把兩個水庫連接起來,並且其中一個水庫的水平面高於另一個水庫,那麼,萬有引力就會使一個水庫的水面降低,而使另一個水面升高,直到兩個水庫的水面均等,而勢能也取平為止。

因此,克勞修斯說,自然界中的一個普遍規律是:能量密度的差異傾向於變成均等。換句話說,「熵將隨著時間而增大」。

對於能量從密度較高的地方向密度較低的地方流動的研究,過去主要是對於熱這種能量形態進行的。因此,關於能量流動和功-能轉換的科學就被稱為「熱力學」,這是從希臘文「熱運動」一詞變來的。

人們早已斷定,能量既不能創造,也不能消滅。這是一條最基本的定律;所以人們把它稱為「熱力學第一定律」。

克勞修斯所提出的熵隨時間而增大的說法,看來差不多也是非常基本的一條普遍規律,所以它被稱為「熱力學第二定律」。

2.資訊理論中的熵:信息的度量單位:由資訊理論的創始人Shannon在著作《通信的數學理論》中提出、建立在概率統計模型上的信息度量。他把信息定義為「用來消除不確定性的東西」。

Shannon公式:I(A)=-logP(A)

I(A)度量事件A發生所提供的信息量,稱之為事件A的自信息,P(A)為事件A發生的概率。如果一個隨機試驗有N個可能的結果或一個隨機消息有N個可能值,若它們出現的概率分別為p1,p2,…,pN,則這些事件的自信息的平均值:

H=-SUM(pi*log(pi)),i=1,2…N。H稱為熵。
希望我的回答對你有幫助^^

⑵ 高中物理當中所說的熵具體什麼意思

熵,物理意義是體系混亂程度的度量。比如你剛收拾好的房間,熵就比較低。過一段使間之後,房間就亂亂的,熵就比較高。

⑶ 宇宙的終極是「熵」,熵到底是什麼

熵是不確定性的指標。比如你去和朋友討論,扔硬幣,如果是正面就去你喜歡的商店,如果是背面就去他喜歡的商店。這個時候,你特別想去自己喜歡的店,於是悄悄地操縱著硬幣,每次都朝上扔。此時是確定的,不是隨意的。此時,熵最小。如果硬幣是公平的,則利弊同樣可能。這個時候,去哪裡吃飯的事情不會偏向你們任何一個。因此,熵是對不確定程度的描述。

但是,當人類利用食物來減少機體熵增時,消化食物產生的熱量引起的外系統熵增總是小於機體系統熵減量。從更大的系統角度來看,熵仍然增加。所以,根據這個定律,我們還是會得到一個可怕的結論,那就是我們自己,我們所生活的人類社會,地球乃至整個宇宙,由於熵增定律的不可逆效應,最終都會消亡。,整個宇宙都會變成一個地方。同樣死寂的寂靜存在。所以你可以知道,你為什麼不喜歡做垃圾分類?因為從熵增的角度來看,垃圾應該是亂七八糟的。

⑷ 一個字的物理「熵」是什麼意思,它和物理


shāng
①熱力體系中,不能利用來作功的熱能可以用熱能的變化量除以溫度所得的商來表示,這個商叫做熵。
②科學技術上泛指某些物質系統狀態的一種量度或者某些物質系統狀態可能出現的程度。

⑸ 熵是什麼意思

熵泛指某些物質系統狀態的一種量度,某些物質系統狀態可能出現的程度。亦被社會科學用以借喻人類社會某些狀態的程度。

熵的概念是由德國物理學家克勞修斯於1865年所提出。最初是用來描述「能量退化」的物質狀態參數之一,在熱力學中有廣泛的應用。但那時熵僅僅是一個可以通過熱量改變來測定的物理量,其本質仍沒有很好的解釋,直到統計物理、資訊理論等一系列科學理論發展,熵的本質才逐漸被解釋清楚,即,熵的本質是一個系統「內在的混亂程度」。

(5)物理熵是什麼擴展閱讀:

熱力學過程作為一個系統熱力學性質的改變過程,例如溫度、體積、壓強、內能等。當一個過程被界定為「可逆」時,即指改變過程在的每一個極短的步驟內,系統都保持非常接近平衡的狀態,稱為「准靜態過程」。

否則,該過程即是「不可逆的」。例如,在一個活塞管中的氣體,其體積可以因為活塞移動而改變。「可逆」體積改變是指在進行得極其慢的步驟中,氣體的密度一直保持均勻。「不可逆」體積改變即是指在快速的體積改變中,由於體積改變太快,可以形成密度梯度和壓力波,並造成不穩定狀態。

⑹ 「熵」的物理意義是什麼它是如何被定義的


【拼音:shāng】熵的概念是由德國物理學家克勞修斯於1865年所提出。化學及熱力學中所指的熵,是一種測量在動力學方面不能做功的能量總數。熵亦被用於計算一個系統中的失序現象。熵是一個描述系統狀態的函數,但是經常用熵的參考值和變化量進行分析比較。
1.混亂度和微觀狀態數
決定反應方向主要有兩個因素:[1]
(1).反應熱效應。放熱反應使體系的能量下降
(2).混亂度。一些吸熱反應在一定溫度下也可進行 特點是反應體系的混亂度變大。體系的微觀狀態數越多,體系的混亂度越大,微觀狀態數可以定量地表明體系的混亂度。
2.狀態函數
熵:描述體系混亂度的狀態函數叫做熵,用S表示。體系的狀態一定,其微觀狀態數一定,如果用狀態函數來表示混亂度的話,狀態函數與與微觀狀態數Ω存在下列關系S=klnΩ,其中k=1.38×10-23J/K叫波爾茲曼常數。熵是一種具有加和性的狀態函數,體系的熵值越大則微觀狀態數Ω的越大,即混亂度越小(孤立系統都是由非平衡到平衡狀態轉化的),因此可以認為化學反應趨向於熵值增加,即趨向於∆rS>0。過程的始終態一定,狀態函數S的改變數∆S的值是一定的,過程中的熱量變化是和途徑有關的量,若以可逆方式完成這一過程時,熱量用Qr表示,則∆S=Qr/T 。在373K,1.013×105Pa時HO(l) →HO(g)的相變熱為44.0kJ/mol故此過程的摩爾熵變∆Sm=Qr/T= 44.0×103/373=118(J/mol·K)
3.熱力學第三定律和標准熵
熱力學第三定律:在0K時任何完整晶體中的原子或分子只有一種排列方式,即只有唯一的微觀狀態,其熵值為零。從熵值為零的狀態出發,使體系變化到P=1.013×105Pa和某溫度T,如果知道這一過程中的熱力學數據,原則上可以求出過程的熵變值,它就是體系的絕對熵值。於是人們求得了各種物質在標准狀態下的摩爾絕對熵值,簡稱標准熵,單位為kJ/mol。

⑺ 物理學中的熵的定義是簡單明了,不要長篇大論的,謝謝

熵就是一種無序程度的量度,意思是越混亂越無規律熵值就越大,反之熵值減小.

⑻ 物理學上的"熵"是個什麼概念為什麼叫"熵"

熵在物理上有兩種定義
克勞修斯熵:可逆過程中體系與環境交換的熱量與溫度的比。
波爾茲曼熵:微觀狀態數的自然對數值與波爾茲曼常數的乘積。

兩者實際上是一致的,前者是宏觀定義,後者是微觀定義。
前者說明熵的物理意義是一種能量的退化和蛻變,
後者說明熵的物理意義是體系混亂度的一種量化描述。
熵的意義很抽象,初學者不太好理解,如果是高中生就不必強求了。

之所以叫「熵」,是因為第一個定義里,熵等於熱量與溫度的熵,「火」字旁代表熱量。

樓上說的有錯。
正確的表述是,絕熱體系只會向熵增加的方向變化。條件是「絕熱體系」而不是「一切體系」,
另外,這是熱力學第二定律,不是第一定律。

⑼ 「熵」是什麼意思

熱力體系中,不能利用來做功的熱能可以用熱能的變化量除以溫度所得的商來表示,這個商叫做熵。熵,熱力學中表徵物質狀態的參量之一,用符號S表示,其物理意義是體系混亂程度的度量。

熵的大小與體系的微觀狀態Ω有關,即S=klnΩ,其中k為玻爾茲曼常量,k=1.3807x10-23J·K-1。 體系微觀狀態Ω是大量質點的體系經統計規律而得到的熱力學概率,因此熵有統計意義,對只有幾個、幾十或幾百分子的體系就無所謂熵。

(9)物理熵是什麼擴展閱讀

性質:

1,狀態函數

熵S是狀態函數,具有加和(容量)性質,是廣度量非守恆量,因為其定義式中的熱量與物質的量成正比,但確定的狀態有確定量。其變化量ΔS只決定於體系的始終態而與過程可逆與否無關。由於體系熵的變化值等於可逆過程熱溫商δQ/T之和,所以只能通過可逆過程求的體系的熵變。,

2,宏觀量

熵是宏觀量,是構成體系的大量微觀離子集體表現出來的性質。它包括分子的平動、振動、轉動、電子運動及核自旋運動所貢獻的熵,談論個別微觀粒子的熵無意義。

3,絕對值

熵的絕對值不能由熱力學第二定律確定。可根據量熱數據由第三定律確定熵的絕對值,叫規定熵或量熱法。還可由分子的微觀結構數據用統計熱力學的方法計算出熵的絕對值,叫統計熵或光譜熵。

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