玻尔兹曼提出的熵的定义式
玻尔兹曼提出的熵的定义式
熵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。熵的概念由克劳修斯于1850年提出,并应用在热力学中。1948年,香农第一次将熵的概念引入信息论中。
1877年他又提出了著名的玻尔兹曼熵公式。从而玻尔兹曼定义了“熵”的定义式。
熵增原理表达式
1、经典热力学
1865年,克劳休斯将发现的新的状态函数命名为,用增量定义为?
?,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“r”是英文单词“reversible‘’的缩写,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?
?,下标“ir”是英文单词“ireversible‘’的缩写,表示表示加热过程所引起的变化过程是不可逆的。
合并以上两式可得?
?,此式叫做克劳休斯不等式,是热力学中第二定律最普遍的表达式。
2、统计热力学
熵的大小与体系的微观状态Ω有关,即S=klnΩ,其中k为玻尔兹曼常量,k=1.3807x10-23J·K-1。体系微观状态Ω是大量质点的体系经统计规律而得到的热力学概率,因此熵有统计意义,对只有几个、几十或几百分子的体系就无所谓熵。
扩展资料:
克劳修斯(T.Clausius) 于1854年提出熵(entropie)的概念, 我国物理学家胡刚复教授于1923年根据热温商之意首次把entropie译为“熵”。
A.Einstein曾把熵理论在科学中的地位概述为“熵理论对于整个科学来说是第一法则”。查尔斯·珀西·斯诺(C.P.Snow)在其《两种文化与科学革命》一书中写道: “一位对热力学一无所知的人文学者和一位对莎士比亚一无所知的科学家同样糟糕”。
熵定律确立不久,麦克斯韦(J.C.Maxwell)就对此提出一个有名的悖论试图证明一个隔离系统会自动由热平衡状态变为不平衡。
实际上该系统通过麦克斯韦妖的工作将能量和信息输入到所谓的“隔离系统”中去了。这种系统实际是一种“自组织系统”。
熵的本质是什么,在天文学上的定义
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,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。
熵是一个极其重要的物理量?但却又以其难懂而闻名于世。克劳修斯于1865年首先引入它?用来定量地阐明热力学第二定律。后来?玻尔兹曼赋予了熵的统计解 释。到了1929年?西拉德又将熵与信息联系起来?给出了熵的新含义。目前?熵不仅广泛出现在自然科学和工程技术各个领域?甚至在社会科学?人文科学和经 济领域也常会遇到熵的踪迹。由于熵的概念比较抽象隐晦?它既广泛的为人们所应用?又广泛地被人们滥用。熵到现在还是科学没有弄明白的概念?熵和它的本质是 什么?熵由什么决定的等微观机制还没有弄明白?只给出了宏观统计解释?认为概率法制是制约熵的本质。其实热力学和统计物理学是在宏观框架下完成的?它并没 有深入微光世界的实质?是宏观统计的表现。现代科学也无法给出熵本质的答案?因为熵是用热量和热力学温度来定义和度量的?而热量的定义就是一个含糊和矛盾 的概念?温度又是由热量来定义的?所以造成熵概念的不清和混乱?甚至产生困惑?例如宇宙热寂就困惑科学界到现在?无法给出实质性的解答?生命赖以负熵生 存?这个负熵是什么?无人知道。热力学和统计物理学在没有弄清热量的基础上?为了解决和动力学的矛盾?将自身的研究范围延伸到不可逆过程?不但没有深入到 问题的本质?反而使理论趋向复杂?耗散结构就是其代表。物理学家普遍认为?热力学的现象和规律可以回溯到动力学规律加以统一?然而如何从时间反演对称的微 观动力学得出宏观的不可逆性?以及在宏观领域内热力学是否全面有效还是一个科学尚待澄清和解决的问题。
参考资料:http://baike.baidu.com/view/936.htm
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