熵减是什么意思?

散水2023-01-29  30

熵减指热力学体系中的状态熵的减少,或者用于社会科学领域可以说是某种状态变好,混乱程度下降等。

导致熵减过程的出现,是因为自然界是不连续的,存在着质的变化。为了整体的熵增,而允许局部的熵减。比如,宇宙膨胀的早期,宇宙膨胀的速度远大于宇宙内部的传播速度。于是,随着宇宙的膨胀,宇宙内部出现了熵减现象,即局部出现了高能量子。

简介

熵概念源于卡诺热机循环效率的研究,是以热温商的形式而问世的,当计算某体系发生状态变化所引起的熵变总离不开两点,一是可逆过程;二是热量的得失,故总熵概念摆脱不了热温商这个原始外衣。

当用状态数来认识熵的本质时,我们通过研究发现,理想气体体系的总微观状态数受宏观的体积、温度参数的控制,进而得到体系的总熵等于体积熵与温度熵之和,用分熵概念考察体系的熵变化,不必设计什么可逆路径,概念直观、计算方便,因而有利于教和学。

熵增就是体系的混乱度增大,同一物质,固态、液态、气态的混乱度依次增大。熵减就是混乱程度减小。如果反应物无固体而生成物有固体,那么这个反应是熵减反应。

例如:电解水的反应就是一个熵增的过程,液体变成气体,混乱度增大了。固体变成气体(像碳酸钙高温分解),液体的过程都是熵增的。

词汇来源:

熵减,这个概念来源于物理学。能量是有效能量加上无效能量构成的,有效能量可以做功,无效能量就是无法再利用的能量。熵就是无效能量的一种度量方式。

物理学有一个热力学第二定律,也叫熵增定律,说封闭系统的熵是一直增加的。也就是说,无效的能量一直在增加,如果不增加有效能量,能量就无法做功,最终系统就会熵死,人、自然界都是如此。比如,一杯加满冰的水,如果什么都不做,冰很快就会融化变成常温水。人也是一样,整天吃喝不锻炼身体,要健康长寿也是奢求。

熵减就是混乱程度减小。

熵是一个抽象的物理学量,是一个通过运算推导出来的量。其物理意义代表系统的无序程度。无序程度增加,熵增;反之熵减。

比如,蜡烛、冰块融化,化学中的分解反应,电离第一过程,乙醇和水混合等都是熵增加的过程。而与之相反的过程熵减。

熵的性质

1、状态函数

熵S是状态函数,具有加和(容量)性质(即对于系统M可分为M1与M2,则有SM=SM1+SM2),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。孤立体系的可逆变化或绝热可逆变化过程ΔS=0。

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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