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熵增定律文獻

發布時間: 2021-03-12 14:56:32

A. 熵增定律,為什麼會被稱為讓人絕望的物理定律

除非宇宙中存在能夠任意操控單個粒子運動的“麥克斯韋妖”,或者宇宙之外還有其他宇宙提供能量,或者量子效應在滿是輕子和光子的宇宙中發揮主導作用,我們的宇宙才有可能避免熱寂的結局。

B. 熵定律的定律簡介

熵的概念最早起源於物理學,用於度量一個熱力學系統的無序程度。熱力學第二定律,又稱「熵增定律」,表明了在自然過程中,一個孤立系統的總混亂度(即「熵」)不會減小。
在資訊理論中,熵被用來衡量一個隨機變數出現的期望值。它代表了在被接收之前,信號傳輸過程中損失的信息量,又被稱為信息熵。信息熵也稱信源熵、平均自信息量。在1948年,克勞德·艾爾伍德·香農將熱力學的熵,引入到資訊理論,因此它又被稱為香農熵。
熵在生態學中是表示生物多樣性的指標。

C. 熵增定律是怎樣的為何打破它時間就能倒流

每隔一段時間,必須出現某些東西來打破原來的平衡並形成新的平衡。每個人都做過後悔的事情,而且很多人都想回到過去,但是目前,我們似乎無法在現實世界中解決這個問題,因為現實世界中的每個亞原子粒子無疑都在前進。但是當所有這些先決條件都改變了嗎,我們有可能在原子世界中得到不同的答案嗎,最近,兩位科學家實現了這一假設,他們在量子世界中取得了一個有趣的發現。

我們的世界遵循定律熵增加定律,這是熱力學的第二定律。低溫物體中的熱量不能傳遞給高溫物體。這意味著熱茶只會在暴露在空調中時變得越來越冷,而冷水只有在放入熱爐中時才會被加熱。在現實社會中,熵總是在增加,這決定了我們永遠不能回到以前經歷的時刻。

關於熵增定律是怎樣的為何打破它時間就能倒流的問題,今天就解釋到這里。

D. 熵增定律是怎麼回事,為何會讓科學家感到絕望呢

01 為什麼熵增定律如此重要 ?

前面提到的,萬物向衰,其實背後掩藏著宇宙一個可能非常殘酷的演化規律,那就是生命和非生命物質,都是會從有序走向無序,繼而寂滅。

生命拿人舉例,人發現懶散總是比自律容易,由儉入奢易,由奢入儉難,是因為自律是一種有序的狀態。而懶散,則是一種無序的表徵,自律的人可以隨時放縱變得懶散,而一個懶散的人,卻很難擺脫惰性走向自律。

非生命物質,我在開頭也提到了很多。熱水變涼,手機越來越卡,書越來越舊。熵增的陰影是無處不在的,它會伴隨著事物直到毀滅。

這個時候,就需要警惕,自己是不是已經在某種程度上到達了平衡態,趕緊打破現狀。當你發現生活毫無壓力,並且水波不興,那可能已經是暴風雨來臨之前的平靜了。

E. 熵增定律為什麼讓人絕望,被愛因斯坦稱第一

在引力的作用下地球年復一年繞著太陽公轉,太陽繞著引力更大的銀河系中心公轉,而銀河系又繞著質量更大的室女座超星系團進行著公轉。這一切似乎由一股神秘力量在背後掌控,才使得這宇宙萬物變得井然有序,然而在物理學家看來,這種秩序只是一種虛假的繁榮,宇宙之所以井然有序是因為物理定律。


除此之外,人類本身就是“自熱體”,會不斷的散發熱量,而散發的熱量更是一種很高的無序形式,以及生物的自組織性,給系統帶來了比原來更多的無序。想像一個情景:把一堆乒乓球放在桌子上使其井然有序的排列好,然後開始推動某一個乒乓球,乒乓球會無序的跳動,在一定時刻,會有兩個乒乓球大概率的撞擊在一塊。


我們都知道隕石撞地球的猛烈,如果全宇宙的各個星球都無序排列在一塊,開始沒有方向的轉動,那麼星球與星球的撞擊帶來的結果就是使得周圍的星球也受到影響,甚至毀滅。這樣的撞擊與毀滅是不可逆的熵增定律,所以發現此定律時,是令人感到絕望的。

F. 什麼叫熵增定律

熵增定律是克勞修斯提出的熱力學定律,克勞修斯引入了熵的概念來描述這種不可逆過程,即熱量從高溫物體流向低溫物體是不可逆的,其物理表達式為:S =∫dQ/T或ds = dQ/T。
定律內容

克勞修斯引入了熵的概念來描述這種不可逆過程。
在熱力學中,熵是系統的狀態函數,它的物理表達式為:
S =∫dQ/T或ds = dQ/T
其中,S表示熵,Q表示熱量,T表示溫度。
該表達式的物理含義是:一個系統的熵等於該系統在一定過程中所吸收(或耗散)的熱量除以它的絕對溫度。可以證明,只要有熱量從系統內的高溫物體流向低溫物體,系統的熵就會增加:
S =∫dQ1/T1+∫dQ2/T2
假設dQ1是高溫物體的熱增量,T1是其絕對溫度;
dQ2是低溫物體的熱增量,T2是其絕對溫度,
則:dQ1 = -dQ2,T1>T2
於是上式推演為:S = |Q2/T2|-|Q1/T1| > 0
這種熵增是一個自發的不可逆過程,而總熵變總是大於零。

G. 熵增原理的三個基本定律

質量守恆定律,能量守恆定律和電荷守恆定律。

1、質量守恆定律:在任何與周圍隔絕的體系中,不論發生何種變化或過程,其總質量始終保持不變。或者說,任何變化包括化學反應和核反應都不能消除物質,只是改變了物質的原有形態或結構,所以該定律又稱物質不滅定律。

2、能量守恆定律:一個孤立熱力系統的內能不會變化。這個定律也正是能量守恆定律的由來。在相對論誕生後,由於E=mc2,所以綜合了化學的質量守恆定律,該定律完善為質能守恆定律。該定律至今仍適用於包括整個宇宙在內的所有熱力系統。

3、電荷守恆定律指出,對於一個孤立系統,不論發生什麼變化 ,其中所有電荷的代數和永遠保持不變。定律表明如果某一區域中的電荷增加或減少了,那必定有等量的電荷進入或離開該區域;若在一個物理過程中產生或消失了某種電荷,那必定有等量的異號電荷同時產生或消失。

(7)熵增定律文獻擴展閱讀:

在孤立的熱力學系統中熵總是增加的。但是在這個結論是在不考慮到熱力學系統內部有萬有引力的情況下得到的經驗規律。在大到星際尺度時由於萬有引力的作用系統傾向於朝向聚合的有序狀態而不再傾向於本來的均勻無序狀態。在星際尺度下由於萬有引力形成的結構:恆星能夠向外輸出負熵流。這便能解釋為何在地球上會出現生物這種有序化的結構。

地球上的生物是一個開放系統,通過從環境攝取低熵物質(有序高分子)向環境釋放高熵物質(無序小分子)來維持自身處於低熵有序狀態。而地球整體的負熵流來自於植物吸收太陽的光流(負熵流)產生低熵物質。

對於不考慮萬有引力的熱力學系統,由於熵總是增加的,因而過程就出現單一的時間之矢,從而是不可逆的,這就與牛頓力學的可逆時間產生矛盾,出現牛頓、愛因斯坦與普里戈金、哈肯的分裂。現代科學的普遍解釋是熵增過程代表了系統的統計性質即巨量單元的長時間行為。在這個尺度上熵最大的構型是最為可能的狀態。

H. 熵增定律的定律內容

克勞修斯引入了熵的概念來描述這種不可逆過程。
在熱力學中,熵是系統的狀態函數,它的物理表達式為:
S =∫dQ/T或ds = dQ/T
其中,S表示熵,Q表示熱量,T表示溫度。
該表達式的物理含義是:一個系統的熵等於該系統在一定過程中所吸收(或耗散)的熱量除以它的絕對溫度。可以證明,只要有熱量從系統內的高溫物體流向低溫物體,系統的熵就會增加:
S =∫dQ1/T1+∫dQ2/T2
假設dQ1是高溫物體的熱增量,T1是其絕對溫度;
dQ2是低溫物體的熱增量,T2是其絕對溫度,
則:dQ1 = -dQ2,T1>T2
於是上式推演為:S = |∫dQ2/T2|-|∫dQ1/T1| > 0
這種熵增是一個自發的不可逆過程,而總熵變總是大於零。

I. 熵增理論有哪三個基本定律

熵增理論有三個基本定律,分別是質量守恆定律,能量守恆定律和電荷守恆定律

1、質量守恆定律:在任何與周圍隔絕的體系中,不論發生何種變化或過程,其總質量始終保持不變。或者說,任何變化包括化學反應和核反應都不能消除物質,只是改變了物質的原有形態或結構,所以該定律又稱物質不滅定律。

2、能量守恆定律:一個孤立熱力系統的內能不會變化。這個定律也正是能量守恆定律的由來。在相對論誕生後,由於E=mc2,所以綜合了化學的質量守恆定律,該定律完善為質能守恆定律。該定律至今仍適用於包括整個宇宙在內的所有熱力系統。

3、電荷守恆定律:對於一個孤立系統,不論發生什麼變化 ,其中所有電荷的代數和永遠保持不變。定律表明如果某一區域中的電荷增加或減少了,那必定有等量的電荷進入或離開該區域;若在一個物理過程中產生或消失了某種電荷,那必定有等量的異號電荷同時產生或消失。

(9)熵增定律文獻擴展閱讀:

熵增原理的重要地位:

熵增原理是一條與能量守恆有同等地位的物理學原理。

熵增原理是適合熱力學孤立體系的,能量守恆定律是描述自然界普遍適用的定律。熵增定律僅適合於孤立體系,這是問題的關鍵。實際上,絕對的聯系和相對的孤立的綜合,才是事物運動的本質。雖然從處理方法上講,假定自然界存在孤立過程是可以的。

但是從本質上講,把某一事物從自然界中孤立出來是帶有主觀色彩的。當系統不再人為地被孤立的時候,它就不再是只有熵增,而是既有熵增,又有熵減了。於是可以看到能量守恆定律仍然有效。

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