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为什么熵要不断增大?

2023-08-21 22:43:18
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CarieVinne

熵 ,读音:shāng

entropy

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。熵最初是根据热力学第二定律引出的一个反映自发过程不可逆性的物质状态参量。热力学第二定律是根据大量观察结果总结出来的规律,有下述表述方式:①热量总是从高温物体传到低温物体,不可能作相反的传递而不引起其他的变化;②功可以全部转化为热,但任何热机不能全部地、连续不断地把所接受的热量转变为功(即无法制造第二类永动机);③在孤立系统中,实际发生的过程,总使整个系统的熵值增大,此即熵增原理。摩擦使一部分机械能不可逆地转变为热,使熵增加。热量dQ由高温(T1)物体传至低温(T2)物体,高温物体的熵减少dS1=dQ/T1,低温物体的熵增加dS2=dQ/T2,把两个物体合起来当成一个系统来看,熵的变化是dS=dS2-dS1>0,即熵是增加的。

◎ 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在著作《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:

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2023-08-12 19:54:011

什么是熵增加原理?有何意义

  熵增加原理:  利用绝热过程中的熵是不变还是增加来判断过程是可逆还是不可逆的基本原理。利用克劳修斯等式与不等式及熵的定义可知,在任一微小变化过程中恒有熵增加原理,其中不等号适于不可逆过程,等号适于可逆过程。对于绝热系统,则上式又可表为dS≥0。这表示绝热系统的熵绝不减少。可逆绝热过程熵不变,不可逆绝热过程熵增加,这称为熵增加原理。  意义:  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。
2023-08-12 19:54:122

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熵增定律通俗易懂解释是:热量从高温物体流向低温物体是不可逆的。熵用通俗的语言来说就是可能性。熵增原理,就是事物发展的方向,总是朝着大概率的方向变化。比如,沙漠下雨是小概率事件,所以明天沙漠是不会下雨的。简单的说熵是衡量我们这个世界中事物混乱程度的一个指标,热力学第二定律中认为孤立系统总是存在从高有序度转变成低有序度的趋势,这就是熵增的原理。系统由有序转变为无序被的过程是熵增,比如系的鞋带会开;家中铺的很整齐的床单睡过后会变乱。“热力学第二定律”热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体,但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物体。比如一滴墨滴进清水,清水会变黑;一个热的物体和一个冷的物体放在一起,热的物体会变冷,冷的物体会变热等,物理系统总是会趋向平衡状态。一个系统的温度是不均匀的,它慢慢趋向均匀;一个溶液的浓度是不均匀的,同样它会慢慢趋向均匀。
2023-08-12 19:54:391

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2023-08-12 19:54:551

什么是熵?顺便详细解释一下熵增原理

汤甦野 在熵概念诞生已经150多年以后,讨论“熵是什么?”确实是一个很奇怪的问题。不过这看来确有必要,因为1854年由克劳修斯给出的熵定义dS=dQ/T至今仍然不能对熵的物理意义做出解释,而物理学家们并没有能够说明这是为什么? 物理学家们今天通常用玻耳兹曼1872-1875年借助于某些假设而导出的熵定理S=klnW来解释熵,式中k是玻耳兹曼常数,W为热力学几率。熵定理的假设主要有两个方面:1、等几率假设,玻耳兹曼用来导出熵定理的模型是气体分子模型,等几率假设包括了分子速度分布和分子的区域分布两种含义。2、对于分子体系来说,熵单调增大而分子分布的热力学几率也是“单调增大”,因而两者之间存在联系。根据S=klnW,最常见的解释有:熵是热力学可能性,概率、混乱或无序程度的量度等。 统计解释并没有圆满解决问题,因为热力学熵和第二定律不需要考虑等几率假设,在存在相互作用情况下,等几率假设不是普遍成立的理论前提,统计解释不能普遍适用,而例外则是一种普遍情况。同时它也不能说明为什么热力学解释不了熵概念。本文所讨论的重点是如何在热力学范围内解释熵的物理意义,对统计观点所存在问题的讨论在《熵:一个世纪之谜的解析》第2版中有详细的展开说明。 我们首先要讨论的问题是:为什么克劳修斯熵定义dS=dQ/T不能对熵的物理意义做出解释?这要从克劳修斯熵概念在数学(和物理)性质两个方面的不完备性说起。 熵是一个根据数学性质定义的状态函数,但它的数学(物理)性质却并不完备,卡诺循环设计了一种闭路可逆循环,而在数学上确定一个态函数A通常借助于这样一个关系式:∮dA=0(任意路径),克劳修斯正是根据∮dQ/T=0(可逆路径)提出了熵的定义。 dS=dQ/T只是一个数学上的定义,即借助于∮dQ/T=0(可逆而不是任意路径)证明在数学上存在一个态函数,这个态函数是什么?克劳修斯没有说清楚,因为在这样的定义形式下无法解释清楚,原因是定义的数学性质不完备。它也不像内能这样的物理量,在被证明为态函数之前就有了明确的物理意义。在某些教科书上你可以看到这样的说明:“我们强调dQ存在积分因子不是一个数学结论而是根据热力学第二定律得到的物理结论。”但是并没有发现存在某一条定律赦免了熵定义数学性质的完备性要求。 问题出在dS=dQ/T实际上不是一个全微分,这个定义令人困惑不解,定义态函数却用了Q这样的非态变量。根据态函数全微分的数学性质我们可以确定必定存在∮dS=0(任意路径) ,但是克劳修斯的结果却是∮dQ/T≤0(任意路径) ,这个结果说明dS=dQ/T不能满足态函数全微分的数学条件。而第二定律的导出就更让人感到奇怪了:熵的定义是dS=dQ/T,第二定律却来源于dS≥dQ/T,在非平衡态热力学中,我们有这样一个表达式dS=diS+deS,容易看出平衡态热力学的dQ/T只是deS(熵流)项的一种类型,说明在普遍情况下dS=dQ/T不一定成立。这是熵概念无法解释、同时也是第二定律不等式dS≥0没有全微分表达式的原因。 ∮dS=0(任意路径)是必须被满足的充分必要条件,否则熵就不能成为态函数。比较熵的定义式dS=dQ/T(可逆)和热力学第二定律的导出关系式dS≥dQ/T(可逆),不难判定dQ/T(可逆)不可能成为量S的全微分。于是问题可以归结为为:热力学需要确定熵的全微分表达式,需要一个满足∮dS=0(任意路径)的函数形式来定义熵。 有一个问题回答起来并不困难,熵概念的定义不是一个全微分而150多年来热力学的定量分析却没有发现错误的原因是:存在一个巧合,熵概念的全微分表达式已经被实际应用。 现在我们考虑怎样去确定热力学熵的全微分定义式。 在热力学中,内能U可以分为两个基本类型:1、对温度产生贡献的类型,微分式用nCvdT表示,式中n为分子摩尔数,Cv为恒容热容,T为温度;2、与广义距离有关的能量,对温度不产生贡献,微分式用Ydx表示,式中Y为广义力,dx为广义位移。例如对于一根拉紧的橡皮筋,Y是橡皮筋的张力,dx是长度的改变。分子的化学能也可以看作是Ydx一种类型,在热力学中,Ydx对应于“自由能”。 在热的输运过程中,dQ/T可以被看作已经确定的结果,即如果热力学体系对外交换能量dQ,那么熵增dS=dQ/T。 而对于做功过程,情况则有所不同,由于摩擦、阻尼等耗散因素的存在,做功过程通常也存在损耗。在可逆情况下,例如拉长一根橡皮筋,所做的功dW=Ydx,即所做的功能够以“自由能”的形式完全储存。而当存在摩擦、阻尼时,所做的功将会产生损耗,有一部份能量将转化为热,这时将有dW>Ydx,两者的差即为转化为热的损耗dQ=dW-Ydx。熵增加为(dW-Ydx)/T。与热输运合并考虑得到 dS=dQ/T+(dW-Ydx)/T=(dU-Ydx)/T 上式是热力学中熵的一个主要表达式,但来源与经典方式不同,在大多数情况下,这个式子似乎可以用dQ/T来说明,但存在例外。对于理想气体: dS=(dU+pdV)/T=nCvdT/T+ pdV/T= nCvdT/T+nRdlnV 内能全部为对温度产生贡献的类型,其熵包含了两项:第一项解释为∫nCvdT对温度T分布的平均程度,第二项解释为空间分散程度(的量度),两种解释都来源于函数形式的数学意义。 对于内能两个不同类型的能量形式而言,对温度产生贡献的“热能” ∫nCvdT是已经产生耗散的能量类型,熵则是这种耗散的量度,自由能∫Ydx(不包含-pdV)则可解释为未经耗散的能量类型,其熵值为零。 在Ydx中,-pdV与∫nCvdT相联系而不是一种独立能量类型,这可以由“热能”的两种输运方式得到解释:第一种是热的输运,如热从高温流向低温,输运的能量已存在自发变化能力的部份耗散;第二种是热功转换,相当于从能量∫nCvdT中提纯出未经耗散的能量(自由能),而将相应的耗散量pdV保留在原有体系中,在可逆情况下,这个保留的耗散量与输出的自由能正好相等,不可逆过程则意味着产生了新的耗散。与其他类型的自由能耗散的区别在于:-pdV与dW之差对能量∫nCvdT不产生贡献,而Ydx与dW之差则对应于相应的增量nCvdT,即转化为与温度有关的能量类型。 热力学熵可以重新定义为: dS =(dU-Ydx)/T 或: dS= nCvdT/T+nRdlnV 这一结果说明热力学熵是一个能量分布函数。上述两个表达式都满足∮dS=0(任意路径),即满足全微分的数学条件,与过程无关。同时不改变现有理论的定量分析结果,因为热力学理论已经在应用,除了定义之外,在经典热力学中,dQ/T在上两个表达式中实际上更多的是作为“偏微分”来处理。 现在我们可以给出熵概念的热力学解释: 热力学熵是能量(“热能”)∫nCvdT的能级布平均程度和(粒子)空间分布离散度的量度,其数值表达了热力学体系自发变化能力的耗散量; 第二定律表述为: 自发过程朝着“热能”的能级分布趋向平均或/和(粒子)分布离散度增大、或(和)相互作用自由能减少的方向进行;热力学自发过程内能“自发变化”能力的耗散量单调增大。
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如何证明高温物体向低温物体放热是熵增过程 即证明热力学第二定律两种说法是等价的.

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2023-08-12 19:57:141

熵减的反应为什么也能发生?

化学反应自发进行的判断,高中讲的太隐晦了,书本上说了3点:(1)书上先举例说焓变H小于0的反应是自发的,也就是放热反应是自发的,然后又举反例说不一定(2)书上又说熵变(混乱度的标志)增加的反应是自发的,如NH4Cl(S)=NH3(g)+HCl(g),然后又说不一定:(3)最后书上小字部分又介绍了一段文字:在大学里判断化学反应自发进行的是G(吉布斯自由能):G=H-T*S(H表示焓变,T表示温度,S表示熵变),如果G<0,反应能自发进行;G>0,反应不能自发进行;G=0,反应达到平衡状态。这是最科学的判断依据!!!
2023-08-12 19:57:255

为什么熵要不断增大?

熵 ,读音:shāng entropy 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.熵最初是根据热力学第二定律引出的一个反映自发过程不可逆性的物质状态参量.热力学第二定律是根据大量观察结果总结出来的规律,有下述表述方式:①热量总是从高温物体传到低温物体,不可能作相反的传递而不引起其他的变化;②功可以全部转化为热,但任何热机不能全部地、连续不断地把所接受的热量转变为功(即无法制造第二类永动机);③在孤立系统中,实际发生的过程,总使整个系统的熵值增大,此即熵增原理.摩擦使一部分机械能不可逆地转变为热,使熵增加.热量dQ由高温(T1)物体传至低温(T2)物体,高温物体的熵减少dS1=dQ/T1,低温物体的熵增加dS2=dQ/T2,把两个物体合起来当成一个系统来看,熵的变化是dS=dS2-dS1>0,即熵是增加的. ◎ 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在著作《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:
2023-08-12 19:57:421

热力学:绝热过程为什么熵不变?

熵的变化包括两个部分:一是系统和环境间发生热传导或质量输运,另一部分是由系统内不可逆的热力学过程产生的熵增。如果上述两个部分都不发生,则熵不变。对封闭系统,没有质量输运。对绝热系统,没有热传导。至此就可以导出结论:封闭系统的绝热可逆过程是等熵过程。所以你的题目里面,光有绝热还不够,还得加上封闭系统和可逆过程两个条件。
2023-08-12 19:57:522

熵是什么?宇宙最终会走向热寂吗?

宇宙的最终走向起码不是我们现在可以假设出合理结果的事情,但太阳的确也是一个危险的存在,如果这样的星体爆炸,并且宇宙中存在不止一个太阳这样的星体,那么宇宙热寂倒是变得很有可能性了。
2023-08-12 19:58:014

什么是熵增加原理?有何意义

熵增加原理一般指热力学第二定律。热力学第二定律(secondlawofthermodynamics),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(RudolphClausius)和英国人开尔文(LordKelvin)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。扩展资料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
2023-08-12 20:00:002

熵增加原理

热力学第二定律,也称熵增原理。熵增原理:指孤立热力学系统的熵不减少,总是增大或者不变。用来给出一个孤立系统的演化方向。说明一个孤立系统不可能朝低熵的状态发展即不会变得有序。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使系统的熵增大,直到达到平衡态。熵增原理是适合热力学孤立体系的,能量守恒定律是描述自然界普遍适用的定律。熵增定律仅适合于孤立体系,这是问题的关键。实际上,绝对的联系和相对的孤立的综合,才是事物运动的本质。
2023-08-12 20:00:081

熵增原理 蛋白质

维持蛋白质的分子三维结构的一个效应就是熵效应(熵就是混乱度,一个物体越无序越混乱其熵增越大,但是这个体系会趋向稳定),它的意义是在某种分子折叠构象下能保证该分子最稳定(熵最大)。具体表现为蛋白质分子在水中会自发折叠为一个倾向其疏水残基位于分子内部的构象。蛋白质水溶液系统的熵增是疏水作用的主要动力:蛋白质分子若把疏水集团暴露在外,水中的氢键会被之消耗,导致剩余水分子趋向形成有序的排列来“分享”剩余的氢键,引起体系不稳定,故蛋白质倾向形成使疏水集团远离溶剂水的构象。因此,在水中,为了保持体系的稳定,蛋白质分子多是以亲水基团同溶剂水分子接触的,起可溶性增加。当溶液体系温度上升时,熵效应随之加强。一旦超过临界温度(50-60摄氏度),因水分子的有序度已经降低很多了,疏水基团就可以进入水中了,这时蛋白质就析出了。
2023-08-12 20:00:311

熵增加原理

熵增原理,指孤立热力学系统的熵不减少,总是增大或者不变。用来给出一个孤立系统的演化方向。说明一个孤立系统不可能朝低熵的状态发展,既不会变得有序。玻尔兹曼曾经通过仔细研究两个球形分子碰撞前与碰撞后的景象,宣称能证明碰撞前的熵小于撞后的熵,因此熵在增加。但是他的证明是错的,原因是如果是这样,同样的论证过程可以运用在时间的反方向的。熵增原理:在孤立热力系所发生的不可逆微变化过程中,熵的变化量永远大于系统从热源吸收的热量与热源的热力学温度之比。可用于度量过程存在不可逆性的程度。
2023-08-12 20:00:391

什么是孤立系统的熵增原理

孤立系统的熵增原理就是孤立热力学系统的熵不减少,总是增大或者不变。用来给出一个孤立系统的演化方向。说明一个孤立系统不可能朝低熵的状态发展即不会变得有序。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。扩展资料:熵增原理仅适合热力学孤立体系。然而实际上,绝对的联系和相对的孤立的综合,才是事物运动的本质。虽然从处理方法上讲,假定自然界存在孤立过程是可以的。但是从本质上讲,把某一事物从自然界中孤立出来是带有主观色彩的。当系统不再人为地被孤立的时候,它就不再是只有熵增,而是既有熵增,又有熵减了。于是可以看到能量守恒定律仍然有效。参考资料来源:百度百科——熵增原理
2023-08-12 20:01:151

熵增加原理的微观本质

熵增加原理的微观本质介绍如下:熵增加原理的微观实质是孤立系统内发生的过程,总是从有序状态向无序状态过渡。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)扩展资料生活中的很多现象,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。
2023-08-12 20:01:221

熵增是什么意思

熵增过程是一个自发的由有序向无序发展的过程(Bortz, 1986; Roth, 1993)。 热力学定义:熵增加,系统的总能量不变,但其中可用部分减少。统计学定义:熵衡量系统的无序性。熵越高的系统就越难精确描述其微观状态。早在1943年,在爱尔兰都柏林三一学院的多次演讲中,薛定谔就指出了熵增过程也必然体现在生命体系之中,其于1944年出版的著作《生命是什么》中更是将其列为其基本观点,即“生命是非平衡系统并以负熵为生。”扩展资料:熵增原理熵增原理就是孤立热力学系统的熵不减少,总是增大或者不变。用来给出一个孤立系统的演化方向。说明一个孤立系统不可能朝低熵的状态发展即不会变得有序。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)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。
2023-08-12 20:01:471

熵增是什么意思

熵增过程是一个自发的由有序向无序发展的过程(Bortz, 1986; Roth, 1993)。 热力学定义:熵增加,系统的总能量不变,但其中可用部分减少。统计学定义:熵衡量系统的无序性。熵越高的系统就越难精确描述其微观状态。早在1943年,在爱尔兰都柏林三一学院的多次演讲中,薛定谔就指出了熵增过程也必然体现在生命体系之中,其于1944年出版的著作《生命是什么》中更是将其列为其基本观点,即“生命是非平衡系统并以负熵为生。”扩展资料:熵增原理熵增原理就是孤立热力学系统的熵不减少,总是增大或者不变。用来给出一个孤立系统的演化方向。说明一个孤立系统不可能朝低熵的状态发展即不会变得有序。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)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。
2023-08-12 20:02:091

熵增原理的理解

熵在数学上就是概率(可能状态)的对数,用通俗的语言来说就是可能性。所谓熵增原理,就是事物发展的方向,总是朝着大概率的方向变化。比如,沙漠下雨是小概率事件,所以明天沙漠是不会下雨的。又比如,一瓶香水,打开盖子后,香水很快就挥发了。因为气体分子是无规运动的,其路径有无数种,而留在瓶中的路径只是其中少数的几种。所以,平均来说,留在瓶中的气体分子会越来越少。当然,熵增原理是有范围的,为了总体的熵增,可以允许局部出现熵减的情况。比如,太阳内部的核聚变,由4个氢原子合成为一个氦原子。对于氢原子来说是熵减的过程,但是在该过程中约有百分之0.7的质量转化为能量,并最终向太空辐射出去了,这又是熵增的过程。那么,对于太阳来说,只要其总体是熵增过程,为了使该过程实现,是允许局部出现熵减过程的。大家都知道,能量是关于粒子运动能力的度量,质量是被封闭粒子运动能力的度量。前者是开放的,后者则是封闭的。因此,按照熵增原理,应该总是质量向能量转化。于是,问题来了,质量是如何产生的?质量的存在,说明曾经有过能量转化为质量的熵减过程。难道说熵增原理失效了吗?当然不是。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。为了保持宇宙内部的平衡即熵的增大(表现为量子之间的距离越来越大),只得临时将局部的高能量子屏蔽起来,形成了封闭体系,这就是能量转换为质量的过程。当宇宙膨胀的速度小于宇宙内部传播的速度时,宇宙内部就会随着宇宙的膨胀而熵增,即越来越平衡。于是,宇宙内部不再产生物质了。即便是已经生成的物质如太阳也会逐渐地释放能量,还原为空间。总之,熵是概率的代名词。熵增原理,就是事物总是朝着大概率的方向发展。而所谓概率,就是事物的变化是多途径的,具有或然性。
2023-08-12 20:02:302

如何减少熵增?

无关,熵是描述物质的无序度的,只与物质的状态有关
2023-08-12 20:02:513

熵增通俗的意思

熵用通俗的语言来说就是可能性。熵增原理,就是事物发展的方向,总是朝着大概率的方向变化。比如,沙漠下雨是小概率事件,所以明天沙漠是不会下雨的。 熵是什么意思 熵”的通俗理解就是“混乱程度”。 简单的说熵是衡量我们这个世界中事物混乱程度的一个指标,热力学第二定律中认为孤立系统总是存在从高有序度转变成低有序度的趋势,这就是熵增的原理。 系统由有序转变为无序被的过程是熵增,比如系的鞋带会开;家中铺的很整齐的床单睡过后会变乱。 “热力学第二定律”热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体,但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物体。 比如一滴墨滴进清水,清水会变黑;一个热的物体和一个冷的物体放在一起,热的物体会变冷,冷的物体会变热等,物理系统总是会趋向平衡状态。 一个系统的温度是不均匀的,它慢慢趋向均匀;一个溶液的浓度是不均匀的,同样它会慢慢趋向均匀。 什么是熵增 物理定义:熵增过程是一个自发的由有序向无序发展的过程。 热力学定义:熵增加,系统的总能量不变,但其中可用部分减少。 统计学定义:熵衡量系统的无序性。熵越高的系统就越难精确描述其微观状态。
2023-08-12 20:02:591

熵是状态函数,为什么体系熵变为零?

因为熵是状态函数,所以体系熵变为零,其次,因为循环是不可逆的,所以系统加环境的总熵一定大于零,即环境的熵变大于零。对于一个可逆的循环过程,可以分解为很多的微小的循环的积分,在这些微小的循环中熵变为0。系统的熵仅与始末状态有关,与过程无关,因此若始、末两态之间为一不可逆过程。则可以在两态之间设计一个可逆过程,通过计算该可逆过程的热温比积分,得到系统在两个平衡态之间不可逆过程的熵变。1、任意可逆循环过程的热温商之和为零。2、熵是系统的广度性质,具有加和性。3、熵是状态函数。4、可逆过程热温商不是熵,而是过程中熵函数的变化。不可逆过程的热温商之和小于该过程系统始终态之间的熵变。5、克劳修斯不等式dS-δQ/T≥0①δQ是实际过程中交换的热,T是环境的温度②式中等号应用于可逆过程,此时环境与系统处于平衡状态,温度相等③不等号适用于不可逆过程。扩展资料熵增原理:1、绝热过程系统的熵值永不减少。u2206S绝热≥0①对于绝热可逆过程,系统的熵值不变,u2206S=0②对于绝热不可逆过程,系统的熵值增加,u2206S>0③只能判断过程是否可逆,绝不能用来判断过程是否自发孤立系统的不可逆过程必然是自发过程2、孤立系统自发过程的方向总是朝着熵值增大的方向进行。u2206S孤立=u2206S系统+u2206S环境≥0①u2206S孤立>0,就是自发过程②u2206S孤立=0,就是可逆过程参考资料来源:百度百科-熵
2023-08-12 20:03:081

物质的熵如何判断?

同物质的量的物质的熵:气体>液体>固体只看方程式一般只有少数几种情况可以判断:反应物只有固体,而产物有气体(如碳酸钙分解);还有就是单质生成化合物(如碳跟氧气反应生成二氧化碳)熵增。还有一种情况可以判断:本来是非自发反应,升温后变成自发反应,熵增。比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,液体的过程都是熵增的。对于气体反应生成气体,则要比较气体前面的系数了。扩展资料对于化学反应而言,若反应物和产物都处于标准状态下,则反应过程的熵变,即为该反应的标准熵变。当反应进度为单位反应进度时,反应的标准熵变为该反应的标准摩尔熵变,以△rSm表示。系统的熵仅与始末状态有关,与过程无关,因此,若始、末两态之间为一不可逆过程,则可以在两态之间设计一个可逆过程,通过计算该可逆过程的热温比积分,得到系统在两个平衡态之间不可逆过程的熵变。假如不是孤立体系,则可以把体系与其四周的环境一起作为一个新的孤立体系考虑,熵增原理仍然是适用的。
2023-08-12 20:03:211

熵增-热力学第二定律

首先,咱们先一起理解下熵的概念,它反应的是系统的无序和混乱状态。而熵增则是克劳休斯提出的热力学第二定律:在一个封闭系统中,结构会趋于混乱和无序,是反映这种无序和混乱程度的。简单说就是温度只能从高温向低温传递,达到温度完全一致,且过程不可逆。请大家想想,这代表什么?为什么系统最终混乱和无序呢?因为没有热力差,相互之间没有动力和活力了,那就代表系统消亡了。虽然是一个物理学上的概念,但是被广泛引入到政治,经济等各个方面。那它对我们现实是有什么指导意义呢?举个很简单的例子,我们会看到自然界里面会发现人会不断的生老病死;山川石头会不断的风化,然而我们的环境还是生机勃勃,我们人还是在一代一代不断繁衍生息,为什么呢?很简单,因为宇宙中有一种力量在对抗这个熵增的过程,不断的实现熵减,其实这就是有机的生命过程。另外,例如水从高处往低处流,不断的循环净化,还浇灌田地,水力发电等;那么水库中,井里的水如果完全封闭,最后会发霉或干涸了。为什么呢?大家发现没有:孤立的系统因为无法和外界进行互动,没有差异和动力,最终不得不走向熵增,走向灭亡。所以这对我们来说如何负向抵消熵增,实现熵减呢?就是可以通过开放系统来对抗熵增,让多个系统互动来对抗系统趋于混乱和无序。熵增对我们来说是个死神。所以大家发现没一个孤立的系统或组织,当与外界联系很少,或者组织不断变大的过程中,无法很好的自我净化,最终不得不走向消亡。其实,我们大部分人其实有一个认知局限,总是以为用制度,专制,权威和等级,可以保证这个系统的这种有序,其实这恰恰相反,越是这样越成为封闭系统,无论短期还多么有效果,最终组织的能力都会退化,想想秦朝的时候是多么的强大,然而它只有短短的十几年;清朝的时候我们闭关锁国,但是经济占着全世界GDP将近30%,最终还是被西方列强用大炮打碎了。另外一个大家就看那种,越是那些牛逼闪闪的大公司大企业,为什么反而死的更快,比如IBM,比如摩托罗拉,比如诺基亚。一个组织和系统越强大,内部管理成本越高,内耗越大,创新和变革的阻力就越大。最终慢慢变成一个封闭系。所以大到一个国家的体制,小到一个公司的设计都必须具有开放性。公开,透明,有好奇心,愿意接触外面这种新奇的事物和知识,不断的与外界进行沟通互动,然后反馈区反馈,修复自身的种种缺陷,这就是熵减,通过与外界的沟通互动,提供更多的这种可能性。但熵减的过程其实是很痛苦的,比如说比如说,把一个大组织拆分成各个小业务单元,一定碰到相关利益集团的底线;比如说我们吃胖了要减肥,就需要调整我们的饮食结构,然后通过一定的跑步锻炼来调整回来。所以熵减的过程其实是个做功的过程,需要消耗资源,需要消耗时间,需要投入资源和金钱,需要有目的的折腾,过程及其痛苦;然而结果就是我们能力得到提升,边际效应扩大,提供了更多机会和可能性,我们愿意吗?当然,咱们现在的社群就是一个开放的系统,我们大家基于共识和信任来到这里,然后不断的讨论,学习和分享,吸收的更多的知识,提升认知层级;认识更多的伙伴,给自己和对方创造更多机会和可能性,我们就实现了熵减。我必须指出:熵减是基于共识和信任,这样就减少组织内耗,大家目标一致的话,就容易聚焦和趋于有序,不需要再为一些问题反复的探讨和沟通,提高效率。熵增是我们无序证明的一个公理,是我们建立逻辑思维和第一性原理的基石或奇点,基于这个前提,加上后面我们要分享的递弱代偿原理,形而上学禁闭,就构成了最底层的第一性原理,进而推导出其然的思维模型和具象化模拟,看清问题的本质。今天是我对熵增原理的个人理解和分享,希望大家指正和交流。
2023-08-12 20:03:341

熵增通俗的意思 熵增通俗怎么理解

1、熵用通俗的语言来说就是可能性。熵增原理,就是事物发展的方向,总是朝着大概率的方向变化。比如,沙漠下雨是小概率事件,所以明天沙漠是不会下雨的。 2、熵”的通俗理解就是“混乱程度”。简单的说熵是衡量我们这个世界中事物混乱程度的一个指标,热力学第二定律中认为孤立系统总是存在从高有序度转变成低有序度的趋势,这就是熵增的原理。系统由有序转变为无序被的过程是熵增,比如系的鞋带会开;家中铺的很整齐的床单睡过后会变乱。 3、“热力学第二定律”热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体,但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物体。比如一滴墨滴进清水,清水会变黑;一个热的物体和一个冷的物体放在一起,热的物体会变冷,冷的物体会变热等,物理系统总是会趋向平衡状态。一个系统的温度是不均匀的,它慢慢趋向均匀;一个溶液的浓度是不均匀的,同样它会慢慢趋向均匀。
2023-08-12 20:03:411

为什么熵要不断增大?

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。熵最初是根据热力学第二定律引出的一个反映自发过程不可逆性的物质状态参量。热力学第二定律是根据大量观察结果总结出来的规律,有下述表述方式:①热量总是从高温物体传到低温物体,不可能作相反的传递而不引起其他的变化;②功可以全部转化为热,但任何热机不能全部地、连续不断地把所接受的热量转变为功(即无法制造第二类永动机);③在孤立系统中,实际发生的过程,总使整个系统的熵值增大,此即熵增原理。摩擦使一部分机械能不可逆地转变为热,使熵增加。热量dQ由高温(T1)物体传至低温(T2)物体,高温物体的熵减少dS1=dQ/T1,低温物体的熵增加dS2=dQ/T2,把两个物体合起来当成一个系统来看,熵的变化是dS=dS2-dS1>0,即熵是增加的。 ◎ 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在著作《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”。
2023-08-12 20:03:511

熵增原理的数学表达式

孤立系熵增原理的数学表达式吧
2023-08-12 20:04:131

熵的一般表达式是怎么来的

定律内容:热量从高温物体流向低温物体是不可逆的。克劳修斯引入了熵的概念来描述这种不可逆过程。在热力学中,熵是系统的状态函数,它的物理表达式为:S =∫dQ/T或ds = dQ/T其中,S表示熵,Q表示热量,T表示温度。该表达式的物理含义是:一个系统的熵等于该系统在一定过程中所吸收(或耗散)的热量除以它的绝对温度。可以证明,只要有热量从系统内的高温物体流向低温物体,系统的熵就会增加:S =∫dQ1/T1+∫dQ2/T2假设dQ1是高温物体的热增量,T1是其绝对温度;dQ2是低温物体的热增量,T2是其绝对温度,则:dQ1 = -dQ2,T1>T2于是上式推演为:S = |∫dQ2/T2|-|∫dQ1/T1| > 0这种熵增是一个自发的不可逆过程,而总熵变总是大于零。孤立系统总是趋向于熵增,最终达到熵的最大状态,也就是系统的最混乱无序状态。但是,对开放系统而言,由于它可以将内部能量交换产生的熵增通过向环境释放热量的方式转移,所以开放系统有可能趋向熵减而达到有序状态。熵增的热力学理论与几率学理论结合,产生形而上的哲学指导意义:事物的混乱程度越高,则其几率越大。现代科学还用信息这个概念来表示系统的有序程度。信息本来是通讯理论中的一个基本概念,指的是在通讯过程中信号不确定性的消除。后来这个概念推广到一般系统,并将信息量看作一个系统有序性或组织程度的量度,如果一个系统有确定的结构,就意味着它已经包含着一定的信息。这种信息叫做结构信息,可用来表示系统的有序性;结构信息量越大,系统越有序。因此,信息意味着负熵或熵的减少。熵与熵增原理一,熵的导出1865年克劳修斯依据卡诺循环和卡诺定理分析可逆循环,假设用许多定熵线分割该循环,并相应地配合上定温线,构成一系列微元卡诺循环.则有因为,有 得到一新的状态参数 不可逆过程熵:二,熵增原理: 意义:可判断过程进行的方向.熵达最大时,系统处于平衡态.系统不可逆程度越大,熵增越大.可作为热力学第二定律的数学表达式4.4熵产与作功能力损失一,建立熵方程一般形式为:(输入熵一输出熵)+熵产=系统熵变或熵产=(输出熵一输入熵)+系统熵变得到: 称为熵流,其符号视热流方向而定,系统吸热为正,系统放热为负,绝热为零).称为熵产,其符号:不可逆过程为正,可逆过程为0.注意:熵是系统的状态参数,因此系统熵变仅取决于系统的初,终状态,与过程的性质及途径无关.然而熵流与熵产均取决于过程的特性.
2023-08-12 20:04:251

为何起名为逆熵增者?

相信很多人对“逆熵增者”这个名字也挺好奇的,今天统一做一个解释。 ID逆熵增者的意思,其实在阅读群公告里有介绍,一句话:因为人生就是反抗熵增的过程,用自律的方式,将无序的生活变为有序的生活,所以起名“逆熵增者”。“熵增”这个词在好几本书里都出现过,比如《心流》、《文明、现代化、价值投资与中国》、《向上生长》、《价值》、《少有人走的路》、《跃迁》和《时间简史》。每次在书中看到熵增这个词的时候,我都很激动,感觉自己的网名与这些作者不谋而合,都表达着同一个意思。 《少有人走的路》在最后一章也如此解释自律,因为所有事物都在向着无规律,向着无序和混乱发展,如果你要变得自律,你就得逆着熵增做功,这个过程会非常痛苦。 薛定谔说,生命是以负熵为生的。生命的本质是什么?如果我们把生命看作一个系统,那么它就是通过摄取能量,把外界无序的、混乱的信息,转变为自身内部有序的信息,这么一个过程。那么“熵”到底是什么?“熵”是热力学概念,代表系统的混乱程度。熵增加代表混乱增加,熵减少代表混乱减少,更加有序。 熵增原理告诉我们,一个孤立的系统的熵不会减少,总是增大或者不变。我们可以这样理解,“变得混乱”是随着时间自然发生的,这是所谓的“熵增”;而如果要变得“更加有序”,需要投入精力维护,这是“熵减”。 我们在时间的作用下终将走入熵增。想象一下你的屋子,正常情况下,如果不去收拾,过一段时间就会变得很乱。成长是反熵增的行为,熵减让我们变得更有序,可以对抗时间的冲击,而一旦我们没有被时间消耗,就可以享受到时间的红利。 就拿生活来说,每天会有各种各样的琐事,如果我们任由其发展,那我们的生活就会变得越来越混乱。我们要想恢复到有秩序的状态,就不得不花非常大的代价才行。 类似的还有作息不规律、饮食不规律、懒散等,都是因为事情总趋于熵增。 如果我们不主动投入能量做熵减,生活就会脱离我们的掌控。 既然熵增是我们不想看到的结局,那我们又该怎样对抗熵增呢?有什么解决办法呢?物理学家发现,当一个系统是开放系统时,就能形成负熵流,从而对抗熵增。比如,生命有机体不断进行的新陈代谢(如吃、喝、呼吸等活动),就是一个对抗熵增的过程。这也是为什么薛定谔会说“生命以负熵为生”。他说,生命之所以能存在,就是因为生命在不断地从环境中得到“负熵”,而获取“负熵”的过程就是新陈代谢的过程。低熵的物质吃进来,高熵的物质排泄出去,从而带走体内的熵,保持身体低熵有序的状态。 如何将熵增定律迁移运用在个人成长中? 我们每个人都有自己的心智系统。如果一个人的心智成了一个孤立的系统,与外界既没有能量交换,也没有信息交换,那么它注定会面临熵增不断增加直至熵死的结局。那时,即使生命尚未终结,你的生命力也会因为心智的停滞而如一潭死水。 我们要将自己的心智打造成一个开放的系统,具体该怎么做呢? 用成长型思维和终身学习克服熵增 对于终身学习者而言,我们通过每天的学习将自己的心智打造成一个开放的系统,后续还可能产生复利效应;对于临时学习者而言,他们的心智就近似于一个封闭的体系,无力对抗熵增,也无法产生复利效应。两者在短期内看不出明显的差别,但长此以往就会有天壤之别。 这就是熵增定律在个人心智中的迁移运用——终其一生,我们的心智都得对抗熵增,否则就很难获得成长。根据物理学理论,当热力学系统从一个平衡态经绝热过程到达另一个平衡态时,它的熵永不减少。所以,要想对抗熵增,就要让系统成为一个非平衡态的系统,让它从稳定变为不稳定。只有这样,系统才能在遇到一点点扰动的情况下,打破均衡,形成新的有序结构,从而让随机且无可避免的扰动成为系统发展的契机,而不是停滞在稳定的平衡态中,逐步走向熵死。 一个企业发展久了,就会进入一种稳定的平衡态中,这时如果不去改变,就会逐步走向熵死。想要对抗熵增,就要让企业成为一个非平衡态的系统,让它由稳定变得不稳定。只有这样,随机且无可避免的扰动才能成为企业发展的契机。这时,企业可以做的是,主动将竞争、创新和自我批判引入企业内部,让企业不再停留于稳定的平衡态中。 如何将远离平衡态迁移运用到我们的心智成长中呢?一共有两个方法。 (1)从舒适区走进学习区,甚至恐慌区 (2)颠覆式成长个人成长遵循的是S形曲线,刚开始时,会有一个非常漫长的平坦状态,而后则会如火箭般骤然上升,并最终在高位保持平稳。个人也有第二曲线,今年学过李善友教授讲的公司企业的第二曲线,发展到一定阶段之后,要上升到另外一条成长曲线。 你需要一次又一次走在漫长的平路上,然后跃上巅峰;在好不容易跃上巅峰之后,你又要开始走第二条S形曲线的漫长平路了。然后,就这样不断进行自我颠覆。 我为什么喜欢投资呢?其实与我的名字“逆熵增者”也有关系,因为投资的过程让我真实感受到了人的熵减过程。 李录说,投资,尤其是在正道上的价值投资,其实就是一个人的熵减的旅程。在这个过程中,你确实可以帮助着去创造,你确实可以做到“多赢”,你不仅帮助了自己,也帮助了身边的人。而且这些被你所支持的洞见,能够让人类世界变得和其他生物所在的客观世界完全不一样。我觉得这是一件特别美妙的事,我想把这种感觉也分享给大家。希望我们能够在价值投资的路上,可以一起走得很远。 彼得·德鲁克说:“管理要做的只有一件事,就是如何对抗熵增。只有在这个过程中,企业的生命力才会增加,而不是默默走向死亡。”当企业必然地变得涣散、失效后,管理的第一性原理就是对抗熵增,围绕如何发现问题和解决问题,如何沟通和反馈,如何凝聚共识,把组织更新到创业第一天的状态。在这样的状态里,每个人都能将自己的天赋转化为组织高效运转的驱动力,让“小宇宙”像刚诞生一样,拥有巨大潜能。 你看无论是自律的生活,还是个人成长,亦或是投资与企业管理,全都是“逆熵增”的过程,刚好这四个领域都是我的最爱,也会终身坚持,做一个终身学习者,做一个终身“逆熵增者”。虽然这个过程会很累,会痛苦,但我坚信它在未来一定很值得。 以书交友,欢迎链接
2023-08-12 20:04:491

孤立系统的熵增原理

熵增原理建立在一个设定上,即符合熵增原理的系统必须是和外界隔离的,它不仅要求没有和外界热交换,而且严格意义上,必须和外界没有任何的联系--------这被称为“孤立系统”---------当然,我们知道,“孤立”是相对的,因为,没有哪个物理系统能是真正和完全“孤立”的。 电磁力和引力的作用范围都遍布全宇宙------------这就意味着,宇宙中的所有事物都不会是孤立的-------所以,熵增原理可以更为准确的表述为:和外界联系越少的系统,其熵增的效应越加明显-----------这一点小小的完善会带来很多的思考:例如,是不是说一个系统和外界的联系足够的多,那么,熵增原理就足以失效呢,以及这个思考:如果一个真正独立的系统,意味着熵增效应最大,那么,它将是如何变化的? 1.2 我们的讨论将从这个问题开始:如何定义一个系统? 我承认,这个问题很难阐述清楚,事实上,无论是系统论、泛心论还是混沌理论或凝聚理论,以及别的很多学科,都很难严格的定义出“系统”------它的困难可以简单陈述为:当你谈论你的家时,它作为一个对象,即一个“系统”,到底包含了哪些内容,以及,这个系统是否具有实在性的意义? 一个古老的哲学幽默是------我忘记这个幽默和哪个哲学家有关了----------一个人要去参观牛津大学,校长带他参观了食堂、图书馆、教室、体育馆等等,然后他说:你带我看了很多地方,可是,牛津大学在哪里?它对应的是泛心论所面临的一个最核心的问题:如果世界上的一切事物都有意识,那么,我们如何定义“事物”呢------------一个杯子是一个事物,那么,杯子和茶壶放在一起算不算一个事物呢-------------如果一个钟表算一个事物,那么,意味着金属原子的任何组合都算一个事物,那么,把钟表和钥匙放在一起算不算一个事物呢?你千万不要以为这个问题很荒唐----------在系统论中,或“复杂系统”的研究中,例如米歇尔写的《复杂性》,同样面临这个问题:一个人似乎是一个系统,但免疫系统更像是一个系统,当然,一个家庭也是一个系统-------这个问题可以集中在这个极其尖锐的思考上:对于多重人格而言,一个人具有多个“自我”,那么,就是具有多个“自我系统”,那么,我们该如何定义这个人的“自我”呢? 1.3同样的,在莱布尼茨的单子论中,也面临这个极其棘手的问题:莱布尼茨天才的认定,所有的事物都对应着一个单子--------那么,一辆汽车对应着一个单子,对于这个车子的轮胎,也是一个事物,也该对应着一个单子-------问题就来了:汽车对应的单子和轮胎对应的单子到底该是什么关系呢------------在莱布尼茨的设定中,单子之间是没有任何联系的,即“轮胎”和“汽车”是没有任何联系的------这并不难设想,因为,莱布尼茨还有一个更强的设定:每一个单子都拥有其他所有的单子的信息----------虽然,轮胎和汽车没有任何联系,但是,这并不影响轮胎因为拥有汽车的全部信息,而很好的配合汽车的行为------这被称为“前定和谐论”------------即莱布尼茨认为:万物的运行是决定论的,所谓的因果是由它们前定的运动来保证的------这些都没问题,问题还是在这里:我们如何定义出一个事物--------如果你说一个汽车也是一个事物,那么,当人在驾驶时,是不是说“人”和“汽车”所组成的系统也构成了一个“事物”呢----------这里的事物就是指“系统”。
2023-08-12 20:05:001

熵增原理的三个基本定律

熵增原理的三个基本定律:质量守恒定律、能量守恒定律、电荷守恒定律。 质量守恒定律:是俄国科学家罗蒙诺索夫于1756年最早发现的。拉瓦锡通过大量的定量试验,发现在化学反应中,参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和。 能量守恒定律:即热力学第一定律是指在一个封闭系统的总能量保持不变。其中总能量一般说来已不再只是动能与势能之和,而是静止能量、动能、势能三者的总量。 电荷守恒定律:一种关于电荷的守恒定律。电荷守恒定律有两种版本,弱版电荷守恒定律,又称为全域电荷守恒定律,与强版电荷守恒定律,又称为局域电荷守恒定律。
2023-08-12 20:05:091

为什么熵增原理被认为是让人绝望的物理定律?

因为这就证明了事物都是由有序向无序发展的,所以人们想要将物体使其无序变道有序,就要耗费很大的精力
2023-08-12 20:05:194

熵是什么?

参考热力学第二定律
2023-08-12 20:06:566

熵的定义

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。 在物理的热力学熵的定义是:ΔS=∫ dQ/T(积分下限为系统初态,上限为系统终态),这个定义是熵的相对定义,即定义了熵的变化量ΔS(而不是熵本身,熵没有绝对定义,不过存在绝对熵的概念)。或dS=dQ/T,其中dQ为外界(热源)温度为T时,系统发生一个微小可逆变化时的吸热量,T是外界(热源)温度。由于是可逆过程,系统的温度也是T。 熵的定义是个比较抽象的定义,没有更进一步的物理意义。在统计物理学中,热力学熵被解释为系统微观运动的无序度(混乱度)。 举个例子就是下课了,操场上随机分布了很多的同学,都是自发的无序的状态,位置是随机无序的。放学了,大家都出校门,但是校门没有开(今天坏了),所以同学都堆积在校门口,而操场上没有同学(大家都想早点回家),这种状态在自然界是不可能发生的,除非对其做功。空气分子均匀的分布在屋内,我们可以呼吸(无序的、随机的);突然屋内的空气分子都聚集在一个墙角,人站在屋中间由于没有空气(空气分子都在一个墙角呆着那)憋死了,这样的事情就不会发生。“热力学”在大学的基础课程又叫“热力学与统计物理”,你也可以认为是和数学上的统计学有关联。 最后一个例子再说熵,一个环境温度20摄氏度,白水温度20摄氏度,蓝钢笔水20摄氏度。然后把蓝钢笔水滴一滴到白水烧杯中,你将看到慢慢的蓝钢笔水散开了,最后,整改烧杯的白水都变蓝了,而且是均匀的。熵——就是表达这样一个分部程度的量。你可以把蓝钢笔水看做是能量,把能量注入系统后,能量向均匀分部方向发展,这时候熵增大。如果我们把全过程录像后倒着播放(反着播放),就可以看到蓝色在聚集,最后成一滴,这就是熵在减少——这样的情况是不会发生的。不论正着播放还是反着播放,假设整个过程有60秒,每10秒为一个阶段,我们就有6个状态,熵就是用数字的形式描述这6个状态的量。
2023-08-12 20:07:163

什么是孤立系统的熵增原理

在孤立系统内,一切实际过程(即不可逆过程)都朝着使系统熵增大的方向进行,在极限情况(可逆过程)下,系统的熵保持不变。
2023-08-12 20:08:432

熵怎么计算

q不能微分,不能写dQ
2023-08-12 20:08:572

克劳修斯不等式与熵增原理矛盾吗

利用绝热过程中的熵是不变还是增加来判断过程是可逆还是不可逆的基本原理。利用克劳修斯等式与不等式及熵的定义可知,在任一微小变化过程中恒有熵增加原理,其中不等号适于不可逆过程,等号适于可逆过程。对于绝热系统,则上式又可表为dS≥0。这表示绝热系统的熵绝不减少。可逆绝热过程熵不变,不可逆绝热过程熵增加,这称为熵增加原理。
2023-08-12 20:09:071

熵增理论是什么?为什么说这是宇宙中最令人绝望的规律?

这只是一个片面的理论,大不可担忧!
2023-08-12 20:09:196

1. 简述熵增加原理,并指出适用条件。 2.简述微波炉加热原理。 按大学物理标准答案答,追加高分

你好第一个问题 熵增原理:孤立体系中熵的增加恒不为负,适用于所有孤立体系中的任意过程。热力学中的解释熵增=熵流+熵产。熵流跟系统与外界的热量交换有关,放热熵流为负,吸热熵产为正。熵产是系统由于不可逆因素而产生的,恒不为负,其中熵产=0时就是可逆反应。而熵增原理的全称叫孤立体系熵增原理,所以适用于所有孤立体系。孤立体系就是与外界没有质量交换以及热量交换的体系。所以孤立体系中熵流为0,熵产依然不为负。所以由熵增=熵流+熵产得出,孤立体系熵增恒不为负。其中孤立体系熵增为零时就是可逆的孤立体系。第二个问题,大学物理中的解释微波炉的核心是在铁箱内制造了一个不断变化的电场,有麦克斯韦电磁理论得知,变化的电场产生磁场,变化的磁场又产生电场。所以微波炉内就是一个变化的磁场和电场。下面以水分子为例解释为什么纬度升高水分子是极性分子,所以会受到变化电场和磁场的影响而运动,而电场磁场方向是改变的,所以水分子的运动来回改变,摩擦产热导致微波炉中的物品的温度升高。而对于一些非极性分子,由于其不受变化磁电场的影响,所以不能用微波炉加热希望对你有帮助
2023-08-12 20:09:561

为什么熵增定律被称为最令人绝望的物理原理?

身在此山中!立于我们宏观维度之外,熵增定律不成立!感兴趣可以关注《空间维度布态场理论》或者“量子力学和相对论怎么玩到一起”
2023-08-12 20:10:2615

熵增原理为何让好多人一下子就领悟了?适用于人和社会的解释吗?

因为它揭示了宇宙演化的终极规律。这个规律包括我们所有生命和非生命的演化规律,生命里又包含着个人和群体的演化规律。任何一个系统,只要满足封闭系统,而且无外力维持,它就会趋于混乱和无序。生命也如此。
2023-08-12 20:12:375

对吗、   熵增原理适用于开放系统?

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,ΔQ = 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) 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。
2023-08-12 20:14:101

熵变是什么意思

念SHANG,一声 熵的概念是由德国物理学家克劳伊士于1865年所提出。克氏定义一个热力学系统中熵的增减:在一个可逆性程序里,被用在恒温的热的总数(δQ),并可以公式表示为: 克劳伊士对变量S予以entropy(熵)一名, 该名源自希腊词语τρoπή,意即“转换”。 1923年,德国科学家普朗克来中国讲学用到entropy这个词,胡刚复教授翻译时灵机一动,把“商”字加火旁来意译 entropy,创造了“熵”字。 值得注意的是,这条公式只牵涉到熵的增减,即熵一词只是定义为一个添加的常数。往后,我们会谈到熵的另一个独特的定义。
2023-08-12 20:14:212

熵增通俗怎么理解 熵增通俗的解释

1、熵用通俗的语言来说便是可能性。熵增原理,便是事物发展的方向,总是朝着大概率的方向变化。例如,沙漠下雨是小概率事件,因此明天沙漠是不会下雨的。 2、物理概念:熵增过程是一个自发的由有序向无序发展的过程。 3、热力学概念:熵增加,系统的总能量不变,但其中可用部分减少。 4、统计学概念:熵衡量系统的无序性。熵越高的系统就越难描述其微观状态。
2023-08-12 20:14:421