這篇文章主要介紹了熵的概念和意義,具有一定借鑒價值,需要的朋友可以參考下。希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲,下面讓小編帶著大家一起了解一下。
熵的定義如下所述:
熵指的是體系的混亂的程度,它在控制論、概率論、數論、天體物理、生命科學等領域都有重要應用,在不同的學科中也有引申出的更為具體的定義。
在物理的熱力學熵的定義是:ΔS=∫dQ/T(積分下限為系統初態,上限為系統終態),這個定義是熵的相對定義,即定義了熵的變化量ΔS(而不是熵本身,熵沒有絕對定義,不過存在絕對熵的概念)。或dS=dQ/T,其中dQ為外界(熱源)溫度為T時,系統發生一個微小可逆變化時的吸熱量,T是外界(熱源)溫度。由于是可逆過程,系統的溫度也是T。
熵的定義是個比較抽象的定義,沒有更進一步的物理意義。在統計物理學中,熱力學熵被解釋為系統微觀運動的無序度(混亂度)。
舉個例子就是下課了,操場上隨機分布了很多的同學,都是自發的無序的狀態,位置是隨機無序的。放學了,大家都出校門,但是校門沒有開(今天壞了),所以同學都堆積在校門口,而操場上沒有同學(大家都想早點回家),這種狀態在自然界是不可能發生的,除非對其做功。
空氣分子均勻的分布在屋內,我們可以呼吸(無序的、隨機的);突然屋內的空氣分子都聚集在一個墻角,人站在屋中間由于沒有空氣(空氣分子都在一個墻角呆著那)憋死了,這樣的事情就不會發生。“熱力學”在大學的基礎課程又叫“熱力學與統計物理”,你也可以認為是和數學上的統計學有關聯。
熵
【拼音:shāng】熵的概念是由德國物理學家克勞修斯于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。熵亦被用于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于熵值增加,即趨向于?rS>0。過程的始終態一定,狀態函數S的改變量?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準熵
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。于是人們求得了各種物質在標準狀態下的摩爾絕對熵值,簡稱標準熵,單位為kJ/mol。
《博弈圣經》中說;熵就是混沌,就是無序。
科學家已經發明了測量無序的量,它稱作熵,熵也是混沌度,是內部無序結構的總量。
物理意義:物質微觀熱運動時,混亂程度的標志。
熱力學中表征物質狀態的參量之一,通常用符號S表示。在經典熱力學中,可用增量定義為dS=(dQ/T),式中T為物質的熱力學溫度;dQ為熵增過程中加入物質的熱量。下標“可逆”表示加熱過程所引起的變化過程是可逆的。若過程是不可逆的,則dS>(dQ/T)不可逆。單位質量物質的熵稱為比熵,記為s。
熵,熱力學中表征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。
燈泡碎了不能自己復原,而這一切都是因為熵。
狀態函數
熵S是狀態函數,具有加和(容量)性質,是廣度量非守恒量,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只決定于體系的始終態而與過程可逆與否無關。由于體系熵的變化值等于可逆過程熱溫商δQ/T之和,所以只能通過可逆過程求的體系的熵變。孤立體系的可逆變化或絕熱可逆變化過程ΔS=0。
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。
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。
提出者,克勞修斯。
熵定律是科學定律之最,這是愛因斯坦的觀點。我們知道能源與材料、信息一樣,是物質世界的三個基本要素之一,而在物理定律中,能量守恒定律是最重要的定律,它表明了各種形式的能量在相互轉換時,總是不生不滅保持平衡的。
熵定律是指熱力學第二定律。即能量只能從可利用向不可利用、從有序向無序、從有效向無效轉化,亦即向耗散的方向轉化,不可逆轉。
熵增原理,指孤立熱力學系統的熵不減少,總是增大或者不變。用來給出一個孤立系統的演化方向。
說明一個孤立系統不可能朝低熵的狀態發展,不會變得有序。熵增原理是適合熱力學孤立體系的,能量守恒定律是描述自然界普遍適用的定律。 熵增定律僅適合于孤立體系,這是問題的關鍵。
熵,熱力學中表征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。
克勞修斯(T.Clausius) 于1854年提出熵(entropie)的概念, 我國物理學家胡剛復教授于1923年根據熱溫商之意首次把entropie譯為“熵”。A.Einstein曾把熵理論在科學中的地位概述為“熵理論對于整個科學來說是第一法則”。
熵的意思是用于描述“能量退化”的物質狀態參數之一。
熵拼音:shāng,解釋:1、名熱力學中表示不能利用來做功的熱能的數字(即熱能的變化量除以溫度所得的商)。2、名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。
熵的概念
熵的概念是由德國物理學家克勞修斯于1865年所提出,最初用于描述“能量退化”的物質狀態參數之一,在熱力學中被廣泛應用。
然而在1948年,克勞德·艾爾伍德·香農將熱力學的熵,引入到信息論,因此它又被稱為香農熵(Shannon entropy)。在信息論中,熵(英語:entropy)是接收的每條消息中包含的信息的平均量,又被稱為信息熵、信源熵、平均自信息量。
因此,熵的本質為一個系統“內在的混亂程度”。其現在在控制論、概率論、數論、天體物理、生命科學等領域都有重要應用,在不同的學科中也有引申出更為具體的定義,按照數理思維從本質上說,這些具體的引申定義都是自洽和統一的。
熵指的是物質系統的熱力學函數,在整個宇宙當中,當一種物質轉化成另外一種物質之后,不僅不可逆轉物質形態,而且會有越來越多的能量變得不可利用。
熵 [shāng]
概念:
熵(拼音:shāng,希臘語:εντροπ?α (entropía),英語:entropy)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于1865年提出。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、信息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”。
意義:
它在控制論、概率論、數論、天體物理、生命科學等領域都有重要應用,在不同的學科中也引申出的更為具體的定義,按照數理思維從本質上說,這些具體的引申定義都是相互統一的,熵在這些領域都是十分重要的參量。
拓展
熵增定律
克勞修斯引入了熵的概念來描述這種不可逆過程。
這種熵增是一不可逆過程,而總熵變總是大于零。
但最終達到熵的最大狀態,也就是系統的最混亂無序狀態。