熵的概念及意义


熵 [shāng]

概念:

熵(拼音:shāng,希腊语:εντροπία (entropía),英语:entropy)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”。

意义:

它在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域都有重要应用,在不同的学科中也引申出的更为具体的定义,按照数理思维从本质上说,这些具体的引申定义都是相互统一的,熵在这些领域都是十分重要的参量。

拓展

熵增定律

克劳修斯引入了熵的概念来描述这种不可逆过程。

这种熵增是一不可逆过程,而总熵变总是大于零。

但最终达到熵的最大状态,也就是系统的最混乱无序状态。

物理名词,是用温度除热量所得的商,标志热量转化为功的程度。 熵(entropy)指的是体系的混乱的程度,它在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域都有重要应用,在不同的学科中也有引申出的更为具体的定义,是各领域十分重要的参量。熵由鲁道夫·克劳修斯(Rudolf Clausius)提出,并应用在热力学中。后来在,克劳德·艾尔伍德·香农(Claude Elwood Shannon)第一次将熵的概念引入到信息论中来。

《博弈圣经》中说;熵就是混沌,就是无序

科学家已经发明了测量无序的量,它称作熵,熵也是混沌度,是内部无序结构的总量

物理意义:物质微观热运动时,混乱程度的标志。

热力学中表征物质状态的参量之一,通常用符号S表示。在经典热力学中,可用增量定义为dS=(dQ/T),式中T为物质的热力学温度;dQ为熵增过程中加入物质的热量。下标“可逆”表示加热过程所引起的变化过程是可逆的。若过程是不可逆的,则dS>(dQ/T)不可逆。单位质量物质的熵称为比熵,记为s。

定义1:表示物质系统状态的一个物理量(记为S),它表示该状态可能出现的程度。在热力学中,是用以说明热学过程不可逆性的一个比较抽象的物理量。孤立体系中实际发生的过程必然要使它的熵增加。应用学科:大气科学(一级学科);动力气象学(二级学科)定义2:热力系中工质的热力状态参数之一。在可逆微变化过程中,熵的变化等于系统从热源吸收的热量与热源的热力学温度之比,可用于度量热量转变为功的程度。应用学科:电力(一级学科);通论(二级学科)定义3:系统中无序或无效能状态的度量。熵在信息系统中作为事物不确定性的表征。应用学科:生态学(一级学科);数学生态学(二级学科)

熵的定义是:熵是一个系统中无秩序的程度,也表征生命活动过程质量的一种度量,其物理意义是:表征系统内混乱(或无序)程度,物质熔化时所需要的热量除以熔点温度就是它的熵增加量。

凝聚态的熵在等温过程中的改变随绝对温度趋于0。通过可逆的、微小的、迟缓的变化,物质进入另一种不同的状态,其中自然包括分裂为两个或多个物理、化学性质不同的部分。另外当系统达到热力学平衡态时,熵值最大。

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