什么是熵及其计算方法(entropy and how to calculate it)
熵被定义为系统无序性或随机性的定量度量。这个概念来自热力学，它处理系统内热能的传递。物理学家们通常讨论特定热力学过程中发生的熵变化，而不是讨论某种形式的“绝对熵”。
关键收获：计算熵
- 熵是宏观系统的概率和分子无序度的量度。
- 如果每个构型的概率相等，那么熵就是构型数的自然对数乘以玻尔兹曼常数：s=kB ln W
- 为了降低熵，你必须把能量从系统外的某处转移出去。
如何计算熵
在等温过程中，熵变化（δ-S）是热量变化（Q）除以绝对温度（T）：
delta-S = Q/T在任何可逆热力学过程中，它都可以用微积分表示为从过程初始状态到其最终状态dQ/T的积分。在更一般的意义上，熵是宏观系统概率和分子无序度的度量。在一个可以用变量描述的系统中，这些变量可以采用一定数量的配置。如果每个构型的概率相等，则熵是构型数乘以玻尔兹曼常数的自然对数：
S = kB ln W其中S是熵，kB是玻尔兹曼常数，ln是自然对数，W代表可能的状态数。玻尔兹曼常数等于1.38065×10−23 J/K。
熵单位
熵被认为是物质的一种广泛性质，用能量除以温度来表示。熵的国际单位制是J/K（焦耳/开尔文度）。
熵与热力学第二定律
热力学第二定律的一种表述方式是：在任何封闭系统中，系统的熵要么保持不变，要么增加。
你可以这样看：向系统中添加热量会导致分子和原子加速。在一个封闭的系统中，在不从其他地方吸取任何能量或释放能量以达到初始状态的情况下，逆转这个过程是可能的（尽管很棘手）。你不可能让整个系统比启动时“能量不足”。能量没有任何地方可去。对于不可逆过程，系统及其环境的组合熵总是增加的。
关于熵的误解
热力学第二定律的这种观点非常流行，而且被误用了。有人认为热力学第二定律意味着一个系统永远不会变得更有序。这是不真实的。这只是意味着为了变得更加有序（熵减少），你必须从系统外的某处转移能量，比如孕妇从食物中吸取能量，使受精卵形成婴儿。这完全符合第二条法律的规定。
熵也被称为无序、混沌和随机，尽管这三个同义词都不精确。
绝对熵
一个相关的术语是“绝对熵”，它由S而不是ΔS表示。绝对熵是根据热力学第三定律定义的。这里应用了一个常数，使得绝对零的熵被定义为零。
- 发表于 2021-10-07 07:25
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- 分类：数学
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