熵、耗散结构与生命科学

一、熵增加原理 热力学第二定律是有关过程进行方向的规律,它指出,一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。而直接反映热力学第二定律的是态函数熵,其数学表达式是熵增加原理: 对于微元过程 ds≥0; 对于有限过程 Δs≥0. 式中不等号指不可逆过程(自发过程),等号指可逆过程(平衡过程)。其物理意义是:孤立系统内一切自发的不可逆过程总是朝着熵增加的方向进行的,若发生可逆过程,则熵的数值不变。     

能量均匀分布规律

自然界中发生的一切过程,无论是否是可逆过程,都能满足能量转化与守恒定律,这是热力学第一定律揭示的热力学过程中能量量值关系的本质。热力学第二定律揭示的是热力学过程的方向问题,它本质上是一切不可逆过程应遵守的共同特性,沿实际过程的相反方向的过程是不会自动发生的其,定量关系是熵增加原理。熵是引入的一个新态函数,其意义是系统混乱程度的量度,虽然熵和能量有关,但两个定律的内在联系显得并不很密切。既然热力学第定律表明的是过程中能量满足的定量关系,那么,热力学第二定律是否也应当是过程中能量变化方向所满足的关系呢?是。热力学第二定律就是能量均匀分布规律,可以用文字表述如下:     

关于熵增加原理的教学探讨

熵是大学物理中一个重要又难于理解的物理量，熵增加原理是一条普遍适用的定理，它不仅在物理教学中，而且在热工学、信息论、概率论等学科中都有广泛应用，因此如何讲授与理解它，是物理教学中的一个重要环节。一、从热二律出发引出态函数熵热力学第二定律是判定自然界一切不可逆过程进行方向的根据，但它的叙述可以是多种多样的。例如热量由高温物体自发地传递到低温物体是不可逆的，功能自发地完全变为热是不可逆的，而自然界的不可逆过程是无穷多的，诸如两种气体可以自发混合，而又不会自发分离，体积V的气体可以自由膨胀到体积2V，而…     

熵、熵增加原理与热力学第二定律

自然过程都有一定的方向和限度,它们不可能向相反的方向进行。如热量只能自动地从高温物体传向低温物体,直到两物体温度相等时为止,表明了热传导过程是不可逆的。又如气体的自由膨胀过程;多孔塞实验中的节流过程;气体的扩散过程等,都是不可逆过程。自然界中的不可逆过程的种类是无穷的。自发过程的不可逆性与过程的初态和终态间存在着一种必然的内在联系,用数学形式表达这种联系归结为寻求一个新的态函数——熵,用以判断过程的方向。下面我们就熵、熵增加原理及其与热力学第二定律的内在联系作以详细的探讨。     

从热力学第二定律建立和应用中的两个实例看世界观在科学研究中的指导作用

热力学第二定律的两种表述分别由克劳修斯(R.Clausius)和开尔文(Lard Kelvin)于1850年和1851年提出.克劳修斯引进熵以后导出了热力学第二定律的数学表示式和熵增加原理.直到玻尔兹曼(L.Boltzmann)把熵与热力学几率联系起来以后才真正赋予熵与热力学第二定律以统计意义。由此才从理论上指出了热力学第二定律适用的范围是由极大数量粒子组成的、处于稳定的外界条件下的闭系。     

无处不在的"熵"

新制订的《普通高中物理课程标准》在“热现象与规律”的内容中提出“通过自然界中热传导的方向性等事例,初步了解热力学第二定律,初步了解熵是描述系统无序程度的物理量”,将热力学第二定律以及熵的概念首次引入高中物理课堂.本文就谈谈与我们的生活息息相关的熵. 1 熵、熵增加原理 熵这个概念源于热力学.在热力学系统中,有许多     

熵增加原理与热力学第二定律

简单回顾了熵概念及熵增加原理的提出过程,从经典热力学角度讨论了熵增加原理与热力学第二定律的基本关系,得到几点有启发性的结论。     

熵增加原理与热力学第二定律

简单回顾了熵概念及熵增加原理的提出过程，从经典热力学角度讨论了熵增加原理与热力学第二定律的基本关系，得到几点有启发的结论。     

从熵增加原理看资源利用和环境保护

“熵”是热力学中的一个状态函数,表示物质系统的无序程度。根据热力学第二定律,在孤立系统物质达到平衡态过程中熵总会增加,而且熵增加是一个不可逆的过程。因此,经济建设中不断利用能源会造成环境不可逆的熵增加,必须在经济建设的同时合理利用资源,减小熵增加,才能做到保护环境,实现科学发展     

如何讲解熵和熵增原理

热力学的核心问题是热力学第二定律,第二定律的中心问题是熵,而熵的概念是最难理解的物理概念之一。 怎样讲述熵和熵增加原理,才能使学生易于理解熵的概念,这是一个值得推敲的问题。 我们首先由过程的不可逆性予言熵的存在,为此先讲 A、可逆过程与不可逆过程 可逆过程:一个热力学系统从初态a出发,历经一系列中间态达到状态b;同时系统的外界也从状态A历经一系列中间态达到状态B。如果系统可以从状态b出发,以相反的次序历经原过程(a→b)中的各个中间态返回到状态a,同时系统的外界也以相反的次序历经原过程(A→B)中的各个中间态由状态B出发也返回到状态A,我们称这样的过程(a,A)→(b,B)为可逆过程。否则是不可逆过程。可逆过程是一种理想的过程,只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程。一切实际过程都是不可逆过程。如:     

热力学第二定律教学中的几个疑难问题

热力学第一定律（能量守恒原理）和热力学第二定律（熵增加原理）是热力学中的两个最基本的定律,内能和熵则是与这两个定律相联系的重要物理量.德国物理学家埃姆登说过：“在自然过程的庞大工厂里,熵的原理起着经理的作用,因为它规定整个企业的经营方式和方法;而能的原理仅仅充当了簿记员,平衡着贷方和借方.”     

熵的讨论

从热力学第二定律出发，介绍了熵的概念，熵增加原理，熵的物理意义，熵概念的泛化；以及熵在信息论，气象学，宇宙学，生命科学和社会科学的作用．     

熵的延拓

热力学第二定律在上一世纪中期建立距今约一百四十年,这个定律指出了孤立的热力学系统内部发生的过程进行的方向和限度,1854年,克劳修斯第一次引入了作为状态函数的“熵”的概念,使热力学第二定律获得了数学表达形式,把判断形形色色的与热有关的不可逆过程的自发方向定量地归结为熵函数的增加,而熵达到极大值为过程进行的限度,、     

内能和熵

内能和熵是物理学中的两个非常重要的概念。认识物体的内能是人类对能量的认识和利用史上的一次大飞跃。为了更好地利用内能,就要将研究热量和内能的热学和研究功和机械能的力学相结合,形成热力学,以便探究内能和机械能之间的转化规律。热力学第一定律和热力学第二定律(或称为熵增加原理)是热力学中的两个最基本的定律,内能和     

熵的两种表述的等价性

自普里戈金从玻尔兹曼方程出发证明热力学第二定律之熵增加原理,克劳修斯熵表述和玻尔兹曼熵表述在平衡态统计和非平衡态统计里都具有等价性。熵作为热力学的最基本概念被广泛应用于各个领域,比如宇宙理论、信息理论、生命科学、控制理论、概率论等。该文尝试以最简单的单原子分子理想气体系统为基础,以玻尔兹曼分布为出发点,从正反两个方向严格推证平衡态下克劳修斯熵表述与玻尔兹曼熵表述的等价性,基于此进一步说明平衡态下H函数与熵的一致性。     

关于吉布斯自由能判据的讨论

吉布斯自由能判据是热力学中封闭体系变化方向及限度的判据之一.物理化学教科书通常是这样导出该判据的:将吉布斯自由能定义式代入热力学第一定律和第二定律联合表达式,得到等温等压下变化过程可逆性判据,即—(dG)_t,p≥δW′(1)等式表示可逆过程,不等式表示不可逆过程.令δW′=0则(dG)_t,p≤0(2)(2)式即一般教材中吉布斯自由能判据的表述式,其含义为:在等温等压下,体系不做非膨胀功,任其自然,则自发变化总是向吉布斯自由能减少的方向进行,直至体系达到平衡.(2)式中不等式表示自发交化,等式表示体系处于平衡状态.应该注意(2)式是在不做非膨胀功即δW′=0的前提下导出的,因此该式仅适用于     

对热力学第二定律数学表达式的几点微探

热力学第二定律有卡尔文和克劳修斯两种表述法。在引入熵的概念之后，又导出热力学第二定律的数学表达式Tds≥δQ。本文试图对该式中各物理量作几点微探，从而加深对该式的理解。     

热力学第二定律文字表述的应用与熵函数

热力学第二定律是用来判断过程的方向和限度的,在教学中主要介绍Clausius不等式的应用.对第二定律文字表述的应用涉及很少.文章主要介绍了热力学第二定律文字表述的应用和引出熵函数概念的必要性.     

熵函数引出的教学探讨

根据热力学第二定律,没有按一般教科书从卡诺循环通过卡诺定理引出熵函数,而是采用直接从可逆循环和不可逆循环引出熵函数的教学模式,从而使学生从一个新的角度去理解热力学第二定律。     

热力学第二定律文字表述的应用与熵函数

热力学第二定律是用来判断过程的方向和限度的，在教学中主要介绍Clausius不等式的应用．对第二定律字表述的应用涉及很少．章主要介绍了热力学第二定律字表述的应用和引出熵函数概念的必要性．