【摘要】:但是,仅限于此不是我们的目的,对我们来说更为重要的是有序和无序的统计学概念以及熵和序之间的关系。有幸的是,玻耳兹曼和吉布斯的统计物理学研究所已经用一个定量公式精确表达了这一关系。玻耳兹曼公式在这个例子中算是得到了完美阐释。随着糖在水中的慢慢散开,系统的无序性D也随之增加。
我已经简单地探讨了熵的专业性定义,差不多已经为我们的读者扫清了笼罩在头上的迷雾,对这一概念和物质多少有些了解了。但是,仅限于此不是我们的目的,对我们来说更为重要的是有序和无序的统计学概念以及熵和序之间的关系。有幸的是,玻耳兹曼和吉布斯的统计物理学研究所已经用一个定量公式精确表达了这一关系。其表达式是:
熵=klnD
k是玻耳兹曼常量(k=1.3806488×10-23J/℃),D是所讨论物体的原子无序性的定量量度。想用几句简明的非专业语言来解释D的准确量度是十分困难的。它包含了两种无序:一种是热运动的无序,一种是不同原子或分子的没有规律的随机混合,前文所举的糖和水分子的混合就是后一种无序。玻耳兹曼公式在这个例子中算是得到了完美阐释。随着糖在水中的慢慢散开,系统的无序性D也随之增加。于是熵也随着增加。同样的道理,热运动过程中如果能得到外界的任何热补充,那么这个热运动的混乱性加剧,D值增加,熵值也随之增加了。这其中有什么原因呢?也许下面的例子可以帮助你更好地理解。当你熔化一种晶体时,它原先的原子或分子的整齐排列就被破坏了,持久不变的状态变成了一种连续变化的随机分布。
所以,一个在均匀环境里的系统或者一个孤立的系统,由于它的熵值在不断增加,因此它会越来越趋近于最大熵的惰性状态。现在我们知道了,这个基本定律是事物的一种必然的自然倾向。如果我们不能有效地设防,这个倾向就无法避免。
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