什么是熵增加原理?有何意义

什么是熵增加原理?有何意义,第1张

熵增加原理一般指热力学第二定律。

热力学第二定律(second law of thermodynamics),热力学基本定律之一,克劳修斯表述为:热量不能自发地从低温物体转移到高温物体。开尔文表述为:不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。熵增原理:不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。在自然过程中,一个孤立系统的总混乱度(即“熵”)不会减小。

1824年,法国工程师萨迪·卡诺提出了卡诺定理。德国人克劳修斯(Rudolph Clausius)和英国人开尔文(Lord Kelvin)在热力学第一定律建立以后重新审查了卡诺定理,意识到卡诺定理必须依据一个新的定理,即热力学第二定律。他们分别于1850年和1851年提出了克劳修斯表述和开尔文表述。这两种表述在理念上是等价的。

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随着科技的发展和社会的进步,人们对熵的认识已经远远超出了分子运动领域,被广泛用于任何做无序运动的粒子系统,也用于研究大量出现的无序事件。熵已成为判断不同种类不可逆过程进行方向的共同标准。熵增加的原理突出了世界的演化性、方向性和不可逆性,深化了人类对自然和社会的认识,使“演化”和“发展”越来越成为新自然观的主题。

熵增原理表明,在绝热条件下,只可能发生dS≥0 的过程,其中dS = 0 表示可逆过程;dS>0表示不可逆过程,dS<0 过程是不可能发生的。但可逆过程毕竟是一个理想过程。因此,在绝热条件下,一切可能发生的实际过程都使系统的熵增大,直到达到平衡态。

参考资料来源:百度百科-熵增加原理

熵增原理就是任何物理系统在外界不向其输送能量的情况下,熵只能增加或者不变,不会主动减小。

系统经绝热过程由一状态达到另一状态熵值不减少——熵增原理(the principle of the increase of entropy)对绝热过程,Q = 0 ,有ΔS(绝热)≥ 0(大于时候不可逆,等于时候可逆) 或 dS(绝热)≥0 (>0不可逆;=0可逆)

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生活中的很多现象,比如:懒散容易自律难,放弃容易坚持难,变坏容易变好难,拖延容易行动难,邋遢容易整洁难……这些现象都和熵增加原理有关。就好像面对一个沙堆,我们可以随意更改沙堆的“形状”,但不管组成哪种形状,构成沙子的“结构”不会发生任何改变,从熵的意义上讲,这个沙堆(泛指一切自然形成的沙堆,大同小异)的熵值很高。

但是,当我们把沙堆弄成一个沙堡,这时,有规则形状的沙堡的组合可能性就会骤降,不再是原先的无限可能了,但沙子的结构仍然不会发生任何变化。从熵的意义上讲,这个沙堡的熵值很低。但是,维持这个沙堡形状不变的成本很高,一个系统要实现熵减,需要额外施加外力,克服熵增之余,再实现系统熵值的降低,这是一个逆着熵值做功的过程。


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