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物理熵是什么

发布时间:2022-04-23 13:03:54

⑴ 熵到底是什么




shāng

◎ 物理学上指热能除以温度所得的商,标志热量转化为功的程度。

◎ 科学技术上泛指某些物质系统状态的一种量(liàng)度,某些物质系统状态可能出现的程度。亦被社会科学用以借喻人类社会某些状态的程度。

◎ 在信息论中,熵表示的是不确定性的量度。

1.只有当你所使用的那个特定系统中的能量密度参差不齐的时候,能量才能够转化为功,这时,能量倾向于从密度较高的地方流向密度较低的地方,直到一切都达到均匀为止。正是依靠能量的这种流动,你才能从能量得到功。

江河发源地的水位比较高,那里的水的势能也比河口的水的势能来得大。由于这个原因,水就沿着江河向下流入海洋。要不是下雨的话,大陆上所有的水就会全部流入海洋,而海平面将稍稍升高。总势能这时保持不变。但分布得比较均匀。

正是在水往下流的时候,可以使水轮转动起来,因而水就能够做功。处在同一个水平面上的水是无法做功的,即使这些水是处在很高的高原上,因而具有异常高的势能,同样做不了功。在这里起决定性作用的是能量密度的差异和朝着均匀化方向的流动。
熵是混乱和无序的度量.熵值越大,混乱无序的程度越大. 我们这个宇宙是熵增的宇宙.热力学第二定律,体现的就是这个特征. 生命是高度的有序,智慧是高度的有序. 在一个熵增的宇宙为什么会出现生命?会进化出智慧?(负熵) 热力学第二定律还揭示了, 局部的有序是可能的,但必须以其他地方更大无序为代价. 人生存,就要能量,要食物,要以动植物的死亡(熵增)为代价. 万物生长靠太阳.动植物的有序, 又是以太阳核反应的衰竭(熵增),或其他的熵增形势为代价的. 人关在完全封闭的铅盒子里,无法以其他地方的熵增维持自己的负熵. 在这个相对封闭的系统中,熵增的法则破坏了生命的有序. 熵是时间的箭头,在这个宇宙中是不可逆的. 熵与时间密切相关,如果时间停止"流动",熵增也就无从谈起. "任何我们已知的物质能关住"的东西,不是别的,就是"时间". 低温关住的也是"时间". 生命是物质的有序"结构"."结构"与具体的物质不是同一个层次的概念. 就象大厦的建筑材料,和大厦的式样不是同一个层次的概念一样. 生物学已经证明,凡是到了能上网岁数的人, 身体中的原子,已经没有一个是刚出生时候的了. 但是,你还是你,我还是我,生命还在延续. 倒是死了的人,没有了新陈代谢,身体中的分子可以保留很长时间. 意识是比生命更高层次的有序.可以在生命之间传递. 说到这里,我想物质与意识的层次关系应该比较清楚了. 这里之所以将"唯物"二字加上引号. 是因为并不彻底.为什么熵减是这个宇宙的本质,还没法回答. (摘自人民网BBS论坛)

不管对哪一种能量来说,情况都是如此。在蒸汽机中,有一个热库把水变成蒸汽,还有一个冷库把蒸汽冷凝成水。起决定性作用的正是这个温度差。在任何单一的、毫无差别的温度下——不管这个温度有多高——是不可能得到任何功的。

“熵”(entropy)是德国物理学家克劳修斯(Rudolf Clausius, 1822 – 1888)在1850年创造的一个术语,他用它来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。能量分布得越均匀,熵就越大。如果对于我们所考虑的那个系统来说,能量完全均匀地分布,那么,这个系统的熵就达到最大值。

在克劳修斯看来,在一个系统中,如果听任它自然发展,那么,能量差总是倾向于消除的。让一个热物体同一个冷物体相接触,热就会以下面所说的方式流动:热物体将冷却,冷物体将变热,直到两个物体达到相同的温度为止。如果把两个水库连接起来,并且其中一个水库的水平面高于另一个水库,那么,万有引力就会使一个水库的水面降低,而使另一个水面升高,直到两个水库的水面均等,而势能也取平为止。

因此,克劳修斯说,自然界中的一个普遍规律是:能量密度的差异倾向于变成均等。换句话说,“熵将随着时间而增大”。

对于能量从密度较高的地方向密度较低的地方流动的研究,过去主要是对于热这种能量形态进行的。因此,关于能量流动和功-能转换的科学就被称为“热力学”,这是从希腊文“热运动”一词变来的。

人们早已断定,能量既不能创造,也不能消灭。这是一条最基本的定律;所以人们把它称为“热力学第一定律”。

克劳修斯所提出的熵随时间而增大的说法,看来差不多也是非常基本的一条普遍规律,所以它被称为“热力学第二定律”。

2.信息论中的熵:信息的度量单位:由信息论的创始人Shannon在着作《通信的数学理论》中提出、建立在概率统计模型上的信息度量。他把信息定义为“用来消除不确定性的东西”。

Shannon公式:I(A)=-logP(A)

I(A)度量事件A发生所提供的信息量,称之为事件A的自信息,P(A)为事件A发生的概率。如果一个随机试验有N个可能的结果或一个随机消息有N个可能值,若它们出现的概率分别为p1,p2,…,pN,则这些事件的自信息的平均值:

H=-SUM(pi*log(pi)),i=1,2…N。H称为熵。
希望我的回答对你有帮助^^

⑵ 高中物理当中所说的熵具体什么意思

熵,物理意义是体系混乱程度的度量。比如你刚收拾好的房间,熵就比较低。过一段使间之后,房间就乱乱的,熵就比较高。

⑶ 宇宙的终极是“熵”,熵到底是什么

熵是不确定性的指标。比如你去和朋友讨论,扔硬币,如果是正面就去你喜欢的商店,如果是背面就去他喜欢的商店。这个时候,你特别想去自己喜欢的店,于是悄悄地操纵着硬币,每次都朝上扔。此时是确定的,不是随意的。此时,熵最小。如果硬币是公平的,则利弊同样可能。这个时候,去哪里吃饭的事情不会偏向你们任何一个。因此,熵是对不确定程度的描述。

但是,当人类利用食物来减少机体熵增时,消化食物产生的热量引起的外系统熵增总是小于机体系统熵减量。从更大的系统角度来看,熵仍然增加。所以,根据这个定律,我们还是会得到一个可怕的结论,那就是我们自己,我们所生活的人类社会,地球乃至整个宇宙,由于熵增定律的不可逆效应,最终都会消亡。,整个宇宙都会变成一个地方。同样死寂的寂静存在。所以你可以知道,你为什么不喜欢做垃圾分类?因为从熵增的角度来看,垃圾应该是乱七八糟的。

⑷ 一个字的物理“熵”是什么意思,它和物理


shāng
①热力体系中,不能利用来作功的热能可以用热能的变化量除以温度所得的商来表示,这个商叫做熵。
②科学技术上泛指某些物质系统状态的一种量度或者某些物质系统状态可能出现的程度。

⑸ 熵是什么意思

熵泛指某些物质系统状态的一种量度,某些物质系统状态可能出现的程度。亦被社会科学用以借喻人类社会某些状态的程度。

熵的概念是由德国物理学家克劳修斯于1865年所提出。最初是用来描述“能量退化”的物质状态参数之一,在热力学中有广泛的应用。但那时熵仅仅是一个可以通过热量改变来测定的物理量,其本质仍没有很好的解释,直到统计物理、信息论等一系列科学理论发展,熵的本质才逐渐被解释清楚,即,熵的本质是一个系统“内在的混乱程度”。

(5)物理熵是什么扩展阅读:

热力学过程作为一个系统热力学性质的改变过程,例如温度、体积、压强、内能等。当一个过程被界定为“可逆”时,即指改变过程在的每一个极短的步骤内,系统都保持非常接近平衡的状态,称为“准静态过程”。

否则,该过程即是“不可逆的”。例如,在一个活塞管中的气体,其体积可以因为活塞移动而改变。“可逆”体积改变是指在进行得极其慢的步骤中,气体的密度一直保持均匀。“不可逆”体积改变即是指在快速的体积改变中,由于体积改变太快,可以形成密度梯度和压力波,并造成不稳定状态。

⑹ “熵”的物理意义是什么它是如何被定义的


【拼音:shāng】熵的概念是由德国物理学家克劳修斯于1865年所提出。化学及热力学中所指的熵,是一种测量在动力学方面不能做功的能量总数。熵亦被用于计算一个系统中的失序现象。熵是一个描述系统状态的函数,但是经常用熵的参考值和变化量进行分析比较。
1.混乱度和微观状态数
决定反应方向主要有两个因素:[1]
(1).反应热效应。放热反应使体系的能量下降
(2).混乱度。一些吸热反应在一定温度下也可进行 特点是反应体系的混乱度变大。体系的微观状态数越多,体系的混乱度越大,微观状态数可以定量地表明体系的混乱度。
2.状态函数
熵:描述体系混乱度的状态函数叫做熵,用S表示。体系的状态一定,其微观状态数一定,如果用状态函数来表示混乱度的话,状态函数与与微观状态数Ω存在下列关系S=klnΩ,其中k=1.38×10-23J/K叫波尔兹曼常数。熵是一种具有加和性的状态函数,体系的熵值越大则微观状态数Ω的越大,即混乱度越小(孤立系统都是由非平衡到平衡状态转化的),因此可以认为化学反应趋向于熵值增加,即趋向于∆rS>0。过程的始终态一定,状态函数S的改变量∆S的值是一定的,过程中的热量变化是和途径有关的量,若以可逆方式完成这一过程时,热量用Qr表示,则∆S=Qr/T 。在373K,1.013×105Pa时HO(l) →HO(g)的相变热为44.0kJ/mol故此过程的摩尔熵变∆Sm=Qr/T= 44.0×103/373=118(J/mol·K)
3.热力学第三定律和标准熵
热力学第三定律:在0K时任何完整晶体中的原子或分子只有一种排列方式,即只有唯一的微观状态,其熵值为零。从熵值为零的状态出发,使体系变化到P=1.013×105Pa和某温度T,如果知道这一过程中的热力学数据,原则上可以求出过程的熵变值,它就是体系的绝对熵值。于是人们求得了各种物质在标准状态下的摩尔绝对熵值,简称标准熵,单位为kJ/mol。

⑺ 物理学中的熵的定义是简单明了,不要长篇大论的,谢谢

熵就是一种无序程度的量度,意思是越混乱越无规律熵值就越大,反之熵值减小.

⑻ 物理学上的"熵"是个什么概念为什么叫"熵"

熵在物理上有两种定义
克劳修斯熵:可逆过程中体系与环境交换的热量与温度的比。
波尔兹曼熵:微观状态数的自然对数值与波尔兹曼常数的乘积。

两者实际上是一致的,前者是宏观定义,后者是微观定义。
前者说明熵的物理意义是一种能量的退化和蜕变,
后者说明熵的物理意义是体系混乱度的一种量化描述。
熵的意义很抽象,初学者不太好理解,如果是高中生就不必强求了。

之所以叫“熵”,是因为第一个定义里,熵等于热量与温度的熵,“火”字旁代表热量。

楼上说的有错。
正确的表述是,绝热体系只会向熵增加的方向变化。条件是“绝热体系”而不是“一切体系”,
另外,这是热力学第二定律,不是第一定律。

⑼ “熵”是什么意思

热力体系中,不能利用来做功的热能可以用热能的变化量除以温度所得的商来表示,这个商叫做熵。熵,热力学中表征物质状态的参量之一,用符号S表示,其物理意义是体系混乱程度的度量。

熵的大小与体系的微观状态Ω有关,即S=klnΩ,其中k为玻尔兹曼常量,k=1.3807x10-23J·K-1。 体系微观状态Ω是大量质点的体系经统计规律而得到的热力学概率,因此熵有统计意义,对只有几个、几十或几百分子的体系就无所谓熵。

(9)物理熵是什么扩展阅读

性质:

1,状态函数

熵S是状态函数,具有加和(容量)性质,是广度量非守恒量,因为其定义式中的热量与物质的量成正比,但确定的状态有确定量。其变化量ΔS只决定于体系的始终态而与过程可逆与否无关。由于体系熵的变化值等于可逆过程热温商δQ/T之和,所以只能通过可逆过程求的体系的熵变。,

2,宏观量

熵是宏观量,是构成体系的大量微观离子集体表现出来的性质。它包括分子的平动、振动、转动、电子运动及核自旋运动所贡献的熵,谈论个别微观粒子的熵无意义。

3,绝对值

熵的绝对值不能由热力学第二定律确定。可根据量热数据由第三定律确定熵的绝对值,叫规定熵或量热法。还可由分子的微观结构数据用统计热力学的方法计算出熵的绝对值,叫统计熵或光谱熵。

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