浅谈工程热力学里的熵
热力学中熵的概念和设计应用
热力学中熵的概念和设计应用热力学是研究能量转化与传递的科学，而熵是热力学中非常重要的概念之一。
熵可以被理解为系统的无序程度或者混乱程度，它是描述系统状态的一种物理量。
本文将介绍熵的概念、计算方法以及在工程设计中的应用。
一、熵的概念熵是热力学中描述系统的无序程度的物理量。
系统的熵越高，表示系统的混乱程度越大。
根据热力学第二定律，一个封闭系统的熵不会减少，而是会趋向于增加，直到达到最大值。
换句话说，自然界的事物趋向于无序，而不是有序的状态。
二、熵的计算方法根据熵的定义，可以通过以下公式计算系统的熵：S = k * ln(W)其中，S表示系统的熵，k是玻尔兹曼常数，W是系统的微观状态数。
微观状态数表示系统处于某一宏观状态时，所有微观组态的总数。
通过计算微观状态数，我们可以得到系统的熵。
三、熵的意义与应用1. 熵增原理根据热力学第二定律，熵增原理指出封闭系统的熵总是增加的。
这意味着系统趋向于无序的过程始终占据主导地位。
熵增原理在工程热力学中具有重要的应用价值，可以指导工程系统的设计与优化。
2. 热力学循环效率熵对于评估热力学循环的效率具有重要作用。
热力学循环的效率定义为净功输出与吸热量之比，可以用熵来表示：η = 1 - Qout / Qin其中，Qout表示系统排热，Qin表示系统吸热。
通过计算系统的熵，可以评估热力学循环的效率，为工程设计提供依据。
3. 熵在信息理论中的应用熵在信息理论中也有广泛的应用。
在信息理论中，熵被定义为信息的不确定度。
熵越高，表示信息的不确定度越大。
通过熵的计算，可以评估信息的重要性和有效性，为信息传输与处理提供参考。
四、熵在工程设计中的具体应用1. 热力学系统的优化通过熵计算和分析，可以评估不同热力学系统的熵值，指导工程系统的优化设计。
通过降低系统的熵值，可以提高系统的效率和能量利用率。
2. 信息传输与处理通过熵的概念，可以评估信息的重要性和有效性。
在工程设计中，可以根据不同的需求，通过熵的计算来优化信息传输与处理的方案，提高系统的性能和效率。
热力学系统中的熵
热力学系统中的熵热力学是研究能量转化和传递的物理学分支，而熵则是热力学中非常重要的一个概念。
熵是描述系统无序程度的物理量，它反映了系统的热力学状态。
熵的概念最早由德国物理学家卡诺提出，后来由奥地利物理学家鲁道夫·克劳修斯发展完善，并得到了美国物理学家J·W·吉布斯的进一步发展。
熵的定义是一个系统的无序程度，当系统处于高度有序的状态时，熵较低，而当系统处于高度无序的状态时，熵较高。
系统的熵可以通过统计方法来计算，而统计熵也被称为玻尔兹曼熵。
统计熵的计算公式为S = k ln(W)，其中S表示熵，k表示玻尔兹曼常数，W表示系统的微观状态数。
熵与微观状态数的关系非常重要。
当系统的微观状态数越多时，其熵就越大，反之亦然。
这是因为微观状态数越多，系统的状态越无序。
例如，对于一个装有气体分子的容器，如果气体分子均匀地分布在容器中，可以有很多不同的微观配置，这对应于较高的熵。
而如果气体分子都集中在一个小区域内，可以有很少的微观配置，这对应于较低的熵。
熵增定律是热力学的基本原理之一。
它可以用来描述系统的熵在一个过程中的变化情况。
根据熵增定律，一个孤立系统的熵在一个不可逆过程中只能增加，而在可逆过程中则保持不变。
这意味着在自然界中，系统总是趋向于更加无序的状态。
熵增定律的推导可以通过皮亚诺不等式来进行，皮亚诺不等式表示一个可逆过程和一个不可逆过程之间的熵变关系。
熵增定律是与时间的箭头方向密切相关的一个概念。
根据热力学第二定律，自然界的过程总是趋向于熵增的方向进行，而不是熵减。
这意味着热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，我们只能通过外力（例如压缩空气或者使用制冷装置）来实现热量从低温物体到高温物体的传递。
这也是为什么制冷设备无法达到100%的效率的原因，因为在传递过程中必然会产生一定的副产物，即熵增。
熵在工程和科学领域有着广泛的应用。
例如，在能量转换中，我们需要考虑系统的熵变，以评估能量转换过程的有效性。
热力学中的熵概念解析
热力学中的熵概念解析熵是热力学中一个重要而又神秘的概念，它描述了系统的混乱程度和不可逆性。
本文将对热力学中的熵概念进行解析，探讨其来历、定义以及应用。
一、熵的来历熵最早由德国物理学家鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius）于1850年提出，这是他对热力学第二定律的一个重要推论。
熵的引入使得热力学能够描述系统的不可逆性和热的传递过程。
二、熵的定义根据热力学第二定律，总是以熵增加的形式发生的过程是不可逆的。
熵的定义可以通过宏观和微观两个角度来理解。
从宏观角度来看，熵可以理解为对系统混乱程度和无序性的度量。
一个有序的系统具有较低的熵值，而一个无序的系统则具有较高的熵值。
当系统发生变化时，如果由有序状态转变为无序状态，熵将增加；相反，如果由无序状态转变为有序状态，熵将减少。
从微观角度来看，熵可以通过统计力学的方法来定义。
在微观层面，系统中的分子或原子具有不同的状态和运动方式。
当系统处于均衡时，分子或原子的状态和位置是随机的，无法确定。
熵是描述这种随机性的度量，可以通过统计系统的状态数来计算。
三、熵的计算在实际应用中，可以通过熵的计算来分析系统的性质和过程。
根据定义，熵的计算需要知道系统的状态数和能量分布。
对于一个离散的系统，熵的计算可以使用以下公式：S = -kΣPi lnPi其中，S表示系统的熵，k是玻尔兹曼常数，Pi表示系统处于第i个状态的概率。
对于一个连续的系统，熵的计算可以使用积分来表示：S = -k∫p(x) ln p(x)dx其中，p(x)是系统处于状态x的概率密度函数。
四、熵的应用熵的概念在物理学、化学、生物学等领域都有广泛的应用。
以下是其中一些典型的应用：1. 热力学系统的研究：熵可以用于分析热力学系统的平衡态和非平衡态，以及系统的稳定性和不可逆性。
2. 信息理论：熵可以用来度量信息的不确定性和随机性。
在信息传输和编码中，熵被用来衡量信息的容量和效率。
3. 统计力学：熵可以用来解释热力学中的平衡态和非平衡态之间的关系，并推导出热力学规律和统计力学的基本原理。
熵的定义
热力学第二定律和熵专业：能源与动力工程班级：能源14-3班姓名:王鑫学号：1462162330熵的表述在经典热力学中，可用增量定义为式中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“可逆”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dS>（dQ/T）不可逆。
单位质量物质的熵称为比熵，记为S。
熵最初是根据热力学第二定律引出的一个反映自发过程不可逆性的物质状态参量。
热力学第二定律是根据大量观察结果总结出来的规律，有下述表述方式：①热量总是从高温物体传到低温物体，不可能作相反的传递而不引起其他的变化；②功可以全部转化为热，但任何热机不能全部地，连续不断地把所接受的热量转变为功（即无法制造第二类永动机）；③在孤立系统中，实际发生过程，总使整个系统的熵值增大，此即熵增原理。
摩擦使一部分机械能不可逆地转变为热，使熵增加。
热量dQ由高温（T1）物体传至低温(T2)物体，高温物体的熵减少dS1=dQ/T1，低温物体的熵增加dS2=dQ/T2，把两个物体合起来当成一个系统来看，熵的变化是dS=dS2－dS1>0，即熵是增加的。
熵的相关定义1.比熵：在工程热力学中，单位质量工质的熵，称为比熵。
表达式为δq=Tds，s称为比熵，单位为J/ (kg·K) 或kJ/ (kg·K)。
2．熵流：系统与外界发生热交换，由热量流进流出引起的熵变。
熵流可正可负，视热流方向而定。
3．熵产：纯粹由不可逆因素引起的熵的增加。
熵产永远为正，其大小由过程不可逆性的大小决定，熵产为零时该过程为可逆过程。
熵产是不可逆程度的度量。
熵增原理孤立系统的熵永不自动减少，熵在可逆过程中不变，在不可逆过程中增加。
熵增加原理是热力学第二定律的又一种表述，它比开尔文、克劳修斯表述更为概括地指出了不可逆过程的进行方向；同时，更深刻地指出了热力学第二定律是大量分子无规则运动所具有的统计规律，因此只适用于大量分子构成的系统，不适用于单个分子或少量分子构成的系统实质:熵增原理指出:凡事是孤立系统总熵减小的过程都是不可能发生的，理想可逆的情况也只能实现总熵不变，实际过程都不可逆，所以实际热力过程总是朝着使孤立系统总熵增大的方向进行，dS＞0。
热力学中的熵的概念
热力学中的熵的概念熵，是热力学中一个重要的概念。
它是由鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius）引入并定义的，被视为热力学第二定律的核心内容之一。
熵在热力学、信息论和统计力学中都扮演着重要的角色。
在热力学中，熵被定义为系统中能量的一种度量，也可理解为系统的无序程度。
熵的概念最初是从研究热力学过程中的能量转化而来的。
当系统的能量转化时，热力学第二定律指出，系统的熵必然增加。
这也可以解释为热能从高温区流向低温区的现象，即能量会朝着更无序的方向转化。
熵可以用数学公式来表示，即ΔS = Q/T，其中ΔS表示系统的熵变，Q表示系统从外界吸收或释放的热量，T表示系统的温度。
熵变可以为正、负或者零，正表示熵增，负表示熵减，零表示熵保持不变。
熵增是热力学第二定律的数学表述，它告诉我们，在孤立系统中，熵随时间的推移会不断增加。
熵在信息论中也有重要的应用。
在信息论中，熵被用来衡量信息的不确定程度。
信息论的奠基人之一克劳德·香农（Claude Shannon）提出了信息熵（或称为香农熵）的概念。
信息熵衡量了信息源的不确定性，越不确定的信息源具有的信息熵越高。
熵在统计力学中也有深入的应用。
统计力学研究的是微观粒子的行为和性质，熵是描述多粒子系统行为和性质的重要物理量之一。
根据统计力学的原理，熵可以通过计算系统的微观状态数来求得。
微观状态数是系统可能存在的所有微观状态的数量，熵的计算公式为S = k ln Ω，其中S表示系统的熵，k是玻尔兹曼常数，Ω是系统的微观状态数。
通过计算系统的微观状态数，我们可以了解系统的宏观性质和行为。
熵的概念在实际应用中有许多重要的意义。
在工程热力学中，熵被用来分析能量转换的效率和热力学过程的可逆性。
在生物学中，熵被用来解释生命现象中的组织和动态平衡。
在经济学中，熵被用来分析资源分配和经济活动中的效率。
总之，熵是热力学中的重要概念，它在能量转化、信息论和统计力学中都有广泛的应用。
热力学的熵概念
热力学的熵概念热力学是研究物质和能量转化的科学，而熵（entropy）则是热力学中一个重要的概念。
熵可以用来描述系统的混乱程度或者无序程度，是热力学中衡量系统的状态变化的指标。
本文将从熵的定义、关键性质和应用等方面进行论述。
一、熵的定义熵最初是由克劳修斯（Clausius）在19世纪提出的，他将熵定义为对系统无序程度的度量。
熵的符号通常用S表示，单位是焦耳/开尔文（J/K）。
熵根据系统的状态变化进行计算，其变化可以通过以下的热力学公式得到：ΔS = ∫ (dQ/T)其中，ΔS表示熵的变化量，dQ表示系统在过程中吸收或者释放的热量，T表示系统的温度。
二、熵的特性熵具有以下几个关键性质：1. 熵是一个状态函数：熵只取决于系统的初始状态和最终状态，与系统的具体过程无关。
这意味着熵是一个在热力学中非常有用的性质。
2. 熵的增加原理：熵在自然界中总是趋向增加。
这是由于热能在能量转化中会产生熵的增加，而热能是无法完全转化为有用的功的。
3. 熵与无序程度的关系：熵可以看作系统的混乱程度或者无序程度的度量。
当系统趋向于更混乱的状态时，熵的值也会增加。
4. 熵与可逆性的关系：对于可逆过程，系统的熵不变。
这是因为可逆过程中吸收的热量和释放的热量可以完全相互抵消，从而不会改变系统的熵。
三、熵的应用熵在热力学中有着广泛的应用，包括以下几个方面：1. 熵的计算：通过计算熵的变化，可以了解系统在过程中的状态变化。
这对于工程领域中的能量转化和热力学分析非常重要。
2. 熵的热力学定律：基于熵的概念，热力学建立了很多重要的定律，如热力学第二定律和熵增加原理。
这些定律为能量转化和热力学过程提供了基本原理。
3. 熵的应用于信息论：熵在信息论中也有重要的应用。
在信息论中，熵被用来衡量信息的不确定性和无序程度，对于信息编码和传输有着重要的指导意义。
总结：熵是热力学中一个重要的概念，用来描述系统的混乱程度或者无序程度。
熵具有状态函数的特性，并且根据熵的增加原理，在自然界中总是趋向增加。
热力学中的熵及其应用
热力学中的熵及其应用熵是热力学中一个非常重要的概念，它的概念比较抽象，但是在实际应用中却有着非常广泛的运用和意义。
本文将会详细介绍熵的概念、熵增加定理和熵的应用。
一、熵的概念熵是热力学的一个基本概念，也是热力学第二定律的表征之一。
它是一个状态函数，表示一个热力学系统的无序程度或者混乱程度。
熵的单位是焦耳每开尔文（J/K），也可以用调和平均数表示。
二、熵增加定理熵增加定理是热力学第二定律的表述之一，表明在一个孤立系统中，熵是不断增加的。
这个定理的表述是“孤立系统的任何自然变化都使系统的熵增加或者保持不变”。
熵增加定理的物理意义在于，系统的混乱程度是不断增加的，这就意味着系统的有序程度是不断降低的。
例如，一个盛放煮沸水和冷水的热力学系统，当煮沸水和冷水混合时，系统的有序程度被降低，熵也随之增加。
三、熵的应用熵在热力学中有着非常广泛的应用，下面介绍一些熵的应用。
1. 熵在工程热力学中的应用工程热力学的研究领域很广泛，其中一个很重要的应用就是汽车发动机、电站以及冷却器等能源设备的设计和优化。
这些设备需要对流体进行加热或冷却，通过熵的计算可以对这些设备进行性能评价和优化。
2. 熵在生物化学中的应用生物化学是一个重要的学科，其中熵在生物化学反应中发挥了重要作用。
生命体系维持其组成物质的存在状态需要产生熵的负值，因此熵的变化在生命体系中十分重要。
例如，在生物合成和分解反应中，熵的变化决定了反应的方向和速率。
3. 熵在信息熵中的应用信息熵是指用来衡量一个信息系统不确定性的量。
通过计算信息系统的熵，可以对信息的质量和有效性进行评价。
信息熵在信息论、通信信号处理、计算机科学和人工智能等领域中有着广泛的应用。
综上所述，熵在热力学中是一个非常重要的概念。
通过熵的定义、熵增加定理和熵的应用，可以看出熵在实际应用中有着非常广泛的意义和价值。
在掌握了这个概念之后，可以更好地理解热力学中的其他概念和理论，同时可以应用到具体的领域中去，从而实现更好的效果。
热力学中的熵的定义与应用
热力学中的熵的定义与应用熵（Entropy）是热力学中的一个重要概念，是描述物质的无序程度的物理量。
熵的定义很多人都已经听说过，“熵是系统的无序程度”，但是对于它的具体含义以及应用却不太清楚。
本文将就熵的定义与应用进行深入探讨。
一、熵的定义熵最初是由德国物理学家克劳修斯（Rudolf Clausius）在1850年左右提出的，在他的研究中，他发现了许多热力学中的定律，并提出了熵的概念。
熵的定义比较复杂，但是可以简单概括为：系统的熵是系统的无序程度的度量。
其实，熵也可以理解为一种热力学状态函数，它可以描述系统各个微观状态的概率分布，即熵越大，系统的状态越不确定，无序程度越高；反之，熵越小，系统的状态越趋于有序，无序程度越低。
二、熵的应用1. 熵与热力学第二定律熵与热力学第二定律紧密相关。
热力学第二定律指出，任何一个孤立系统都不可能在不受外界影响下自发地从无序状态转化为有序状态，也就是说，系统总是朝着无序状态的方向演化。
而熵就是描述系统从有序状态向无序状态转化的过程中所增加的状态函数。
具体来说，考虑一个孤立的系统，它可以分为两部分：热源和热机，热机可以从热源中提取热能来产生功，但是会产生热量。
热力学第二定律描述了这样一个事实：在这个过程中，热量总是从高温体流向低温体，而不会反向流动。
这个流动的过程导致了热源和热机之间的温差不断减小，最终热机将无法继续产生功。
根据热力学第二定律，这个过程中熵不断增加，最终趋于最大值，也就是系统的无序程度达到了最高点。
2. 熵与信息论除了在热力学中的应用，熵也被广泛运用在信息论、通信等领域。
在信息论中，熵用于描述信息的不确定性。
一个随机事件发生的概率越低，给人的信息量就越大，它所包含的不确定性就越高，对应的熵也就越大。
在通信中，信息的传输速率受到信道的限制，信道的容量取决于其噪声特性、信号强度和带宽等因素，但是对于一个给定的信道，信息传输速率的上限就是信道的熵，这个上限被称为香农公式，它对于无线通信、数据压缩等领域都有着重要的意义。
热力学中的熵与热力学第二定律知识点总结
热力学中的熵与热力学第二定律知识点总结熵与热力学第二定律知识点总结热力学是研究物质热平衡和能量转化关系的科学，而熵与热力学第二定律是热力学中的两个重要概念。
在本文中，我们将对熵的概念和性质以及热力学第二定律进行总结。
1. 熵的概念和性质熵是描述系统无序程度的物理量，是热力学中的基本概念。
熵的定义为：$$S = -k\sum_{i} p_i\ln(p_i)$$其中，$k$为玻尔兹曼常数，$p_i$为系统处于第$i$个微观状态的概率。
熵具有以下性质：1. 熵是一个状态函数，与系统的路径无关。
2. 熵的增加符合热力学第二定律。
3. 等概率原理：在封闭系统中，处于平衡态的系统最有可能处于熵最大的状态。
2. 热力学第二定律热力学第二定律是热力学中的核心定律，它用来描述自然界中不可逆过程的规律性。
以下是热力学第二定律的几种表述和内容：1. 克劳修斯表述：不可能从单一热源吸热使之完全变成其他形式的功而不引起其他变化。
2. 开尔文表述：不可能从一个循环过程中只吸热、不放热得到功。
3. 玻尔兹曼表述：在孤立系统中，熵不会减少，而只能增加或保持不变。
热力学第二定律的含义：1. 不可逆性：存在一些过程，无法实现倒转。
2. 熵增原理：封闭系统的熵只能增加或保持不变。
3. 热力学箭头：自然界中的过程具有一定的方向性，体现为熵的增加。
3. 熵与热力学第二定律的应用熵与热力学第二定律有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：1. 工程热力学：在工程领域中，熵是评估能量转换效率和工作性能的重要指标。
例如在汽车发动机、蒸汽轮机等能量转换装置中，通过最大化系统的熵生成率来提高能量利用率。
2. 热机效率：根据热力学第二定律，在热机中无法将所有的吸热能量完全转化为有用的功。
根据卡诺定理，工作在两个恒温热源之间的理想卡诺循环的效率最高，即为卡诺效率。
3. 热力学中的化学反应：熵变可以用于衡量化学反应的自发进行性。
当反应的熵增大于零时，反应是自发进行的；反之，则是非自发的。
热力学知识：热力学中熵的概念和计算方法
热力学知识：热力学中熵的概念和计算方法热力学是研究热、功和能量转化规律的一门科学，而熵则是热力学中一个非常重要的概念。
热力学中的熵是描述系统无序程度的物理量，也是描述宏观过程中能量转化效率的重要指标。
本文将从熵的概念和计算方法两个方面介绍热力学中熵的知识。
一、熵的概念熵是热力学中的一种状态函数，常用符号为S，表示热力学系统的无序程度。
熵是一个重要的物理量，它能够描述系统排列的无序性和不确定性。
熵的增加代表系统由有序转变为无序的过程，而熵的减少则代表系统由无序转变为有序的过程。
熵的本质是统计微观粒子的状态数量，也就是描述所有可能的状态发生的概率和排列组合的物理量。
具体来说，如果系统有N个微观粒子，每个粒子的状态数为ω，总状态数为W，则系统的熵可以用如下公式来表示：S = klnW其中，k是玻尔兹曼常数，其数值为1.38×10^-23 J/K。
由于W 的数值通常非常巨大，因此我们通常可以通过计算反自然对数的方法来估算熵的数值。
熵的单位通常采用焦耳/开尔文（J/K）。
二、熵的计算方法在热力学中，熵的计算方法通常分为两种，即基于状态求熵和基于热力学过程求熵。
1.基于状态求熵在熵的定义中，我们可以看到熵和状态数W之间存在着关系。
因此，如果我们已知热力学系统的状态，就可以直接利用上述公式来计算系统的熵。
对于某些理想气体等情况，W的计算相对简单，因此熵的计算也相对容易。
但对于某些复杂系统，W的计算则非常困难。
因此，基于状态求熵的方法并不适用于所有情况。
2.基于热力学过程求熵基于热力学过程求熵的计算方法是比较常用的方法。
这种方法中，我们可以通过热力学过程中能量的输入和输出来计算系统的熵。
具体来说，我们可以参考以下两种情况。
（1）定体积过程在定体积过程中，系统的体积不改变，因此系统所做的功为零。
此时，系统的熵的变化量可以直接通过能量的增加或减少来计算。
根据熵的定义式，我们可以将熵的变化表示为：ΔS = Q/T其中，Q表示系统吸收或释放的热量，T表示系统的温度。
热力学中的熵概念
热力学中的熵概念热力学是研究物质能量转化的学科，而熵则是热力学中最基本也最重要的概念之一。
熵是反映系统无序程度的物理量，被誉为是热力学第二定律的代表。
本文将从热力学的基本概念入手，介绍熵的定义、性质、应用等方面，旨在阐述熵在热力学中的重要作用。
一、热力学的基本概念热力学研究的对象是物质的热效应与热力学性质等，其基本概念包括温度、热量、功、内能、熵、热容等。
其中，温度是描述物体热平衡状态的基本参量，热量是热能传递的基本物理量，功是由物体对环境所作的可逆力学功，内能是系统内各部分的能量总和，而熵则是描述系统无序程度的基本物理量。
二、熵的定义熵最初是由鲁道夫·克劳修斯于1865年提出的，是一个表示系统无序程度的量。
通俗的来说，熵就是表征物质微观粒子运动有多乱的物理量。
具体地，对于一个孤立的系统，其熵的变化量可以表示为：ΔS = Qrev/T其中，Qrev是系统所吸收的可逆热量，T是系统所处的温度。
该公式表明，系统熵的增加与温度降低以及吸收的热量成正比，与热量传递的方式相关，与功无关。
三、熵的性质1、熵是体积量，其单位为焦耳/开尔文(K)。
2、对于孤立系统，熵始终增加不降低。
这是热力学第二定律的表述，也是热力学中最基本的不可逆性原理之一。
3、熵满足可加性和可减性，即对于两个系统，其熵的总和等于两个系统各自的熵之和。
同时，如果两个物质组成的系统变成一个更大的物质组成的系统，其熵的值会降低。
四、熵的应用熵的应用非常广泛，既可以用于工程领域，例如热机等，也可以用于物理、化学等学科中。
下面介绍熵在这些领域中的具体应用。
1、热机热机是将热能转换为功的设备，如内燃机、蒸汽机等。
热机的效率可以用以下公式表示：η = W/Q1其中，W是机器从热源中取出的功，Q1是从热源中吸收热量。
根据热力学第二定律，对于一个可逆的热机，其效率可以表示为：ηrev = (T1 - T2)/T1其中，T1是热源温度，T2是冷源温度。
热力学中的熵概念及其应用
热力学中的熵概念及其应用在热力学中，熵被认为是一种度量系统无序程度的物理量。
熵描述了系统中的微观排列与宏观性质的关系，它是热力学中理解和描述自然界中许多现象的重要概念。
本文将从熵的定义入手，深入探讨熵在热力学中的意义和应用。
一、熵的定义熵是热力学中非常重要的概念，最初是由德国物理学家克劳修斯（Rudolf Clausius）在1850年提出。
熵定义为系统微小的无序程度，即系统自发朝着更随机、更无序的状态演化的倾向。
设系统处于一个状态组态下，其对应的熵为S，则根据热力学第二定律，一般有：dS ≥ δQ/T其中，dS表示系统熵的变化量，δQ表示系统吸收的热量，T 表示热力学温度。
熵也可以用来描述宏观状态下的无序程度。
例如，已知一个房间里有100个球，其中有50个白球和50个黑球，采用一个不透明的袋子，将所有球混合在一起，然后随意取出一个，再放回袋子中。
如此重复取球，重复n次，则白球和黑球出现的频率及比例可用熵来描述。
二、熵的性质1. 熵是一个状态量，只取决于系统的初始和终末状态，而不取决于过程的方式。
熵的定义式表明，系统的熵变可以通过吸收或放出热量的方式得到。
2. 熵具有可加性。
对于一个复合系统，其总熵等于每个组成部分的熵之和。
3. 熵在理论化学和材料科学中的广泛应用，如描述化学平衡、合金形成和熔融熵等。
4. 熵随系统的温度和体积的变化而变化。
热力学第三定律表明，当温度趋近于零时，熵趋近于一个确定值，称为绝对零度时的零熵。
三、熵在热力学中的应用1. 熵可用于解释自发性过程的方向性。
热力学第二定律描述了自发过程的方向性，总熵增加的趋势。
例如，我们可以想象将热能从较高温度的物体传递到较低温度的物体，这是一个自发过程，总熵将增加。
2. 熵可用于计算气体热力学性质。
在理论物理中，使用热力学亏余量和热力学势可以描述相变和致冷过程。
相变可以通过熵的突变和比热的突跃来表征。
3. 熵可用于描述材料的热稳定性和劣化过程。
热力学中的熵概念及应用
热力学中的熵概念及应用熵是热力学中一个非常重要的概念，它描述了系统的无序程度或者混乱程度。
熵的引入为热力学提供了一个统一的理论框架，并且在各个领域都有着广泛的应用。
本文将介绍熵的基本概念，以及它在热力学中的应用。
一、熵的基本概念熵的概念最早由克劳修斯于1850年提出，它是一个系统的状态量，用S表示。
在宏观的角度，熵可以理解为系统微观状态的统计量。
熵越大，系统的无序程度越高，反之，熵越小，系统的有序程度越高。
熵的单位通常使用焦耳每开尔文（J/K）。
熵的计算公式为：S = -ΣPi ln(Pi)其中，Pi表示系统处于第i个微观状态的概率。
二、熵的增加原理根据热力学第二定律，孤立系统中熵的增加是不可逆的。
对于一个孤立系统，当系统发生任何变化时，熵都有可能增加，但是熵不会减小。
这意味着孤立系统的无序程度只会增加，而不会减小。
熵的增加原理在自然界中有着广泛的应用，比如，热传导、化学反应、生态系统的演化等。
三、熵在能量转换中的应用根据熵的增加原理，能量转化的过程中熵总是增加的。
热机是一种将热能转化为机械能的装置，而热机效率则是衡量热能转化效率的重要指标。
根据熵的增加原理，热机效率不能达到100%，因为总会有一部分热能转化为无用的热量释放到环境中，增加了系统的熵。
四、熵在信息论中的应用熵在信息论中也有着重要的应用。
信息熵是测量信息不确定性的一个指标，其中较高的信息熵表示信息的无序程度较高，较低的信息熵表示信息的无序程度较低。
信息熵的计算公式与热力学熵的计算公式非常相似。
信息熵被广泛应用于数据压缩、密码学和数据传输等领域。
五、熵在化学中的应用在化学反应中，系统的熵变可以通过反应物和生成物的物质的摩尔比来计算。
根据熵的增加原理，当化学反应发生时，系统的熵通常会增加，尤其是在发生有机合成反应时。
化学反应的平衡常数也可以通过熵变来解释。
在一些工业过程中，如燃烧和腐蚀过程，熵的概念也可以用来描述反应的无序程度。
六、熵在生态学中的应用生态学是熵在生物领域中的应用。
热学中的熵和热力学第二定律
热学中的熵和热力学第二定律熵是热力学中的一个重要概念，它是描述系统无序度的物理量。
在热学中，熵的概念与热力学第二定律密切相关。
本文将对熵和热力学第二定律进行探讨。
一、熵的基本概念熵是热力学中描述系统无序度的物理量，通常用符号S表示。
熵的增加意味着系统的无序度增加，而熵的减少则意味着系统的有序度增加。
熵的单位是焦耳/开尔文（J/K）。
熵的定义可以通过统计力学的观点来理解。
根据统计力学理论，系统的熵与微观状态数成正比。
微观状态是指系统在给定的宏观条件下所有可能的微观构型。
熵可以用下式表示：S = k ln Ω其中，k是玻尔兹曼常数，Ω是系统的微观构型数。
根据这个定义，我们可以看出，熵是与系统的无序度有直接联系的物理量。
二、熵的特性熵具有以下几个基本特性：1. 熵的增加性：在孤立系统中，熵的增加是不可逆的。
熵增定律指出，在任何一个孤立系统中，熵不会减少，而只会增加或保持不变。
这是因为系统的微观构型数一般会随着时间的推移而增加，从而导致系统的熵增加。
2. 熵的可加性：当系统由多个子系统组成时，系统的总熵等于各个子系统的熵之和。
这个特性可以通过统计力学的方法来证明。
3. 熵与温度的关系：根据统计力学理论，系统的熵与它的温度成正比。
这个关系由热力学第二定律给出。
三、热力学第二定律热力学第二定律描述了能量传递和转换的方向性。
在熵的概念引入之前，人们主要根据经验规律来描述热传递方向和能量的转化方式。
但随着热学的发展，熵的概念被引入热力学，使得热力学的理论更为完善。
热力学第二定律有多种等价的表述方式，其中一种是Clausius表述。
Clausius表述指出，热量不会自发地从低温物体传递到高温物体。
也就是说，热量的传递方向是从高温物体到低温物体。
这个观点可以通过熵的概念来解释。
根据熵的定义，熵的增加意味着系统的无序度增加。
对于一个孤立系统，如果从低温物体向高温物体传递热量，那么低温物体的熵会减少，而高温物体的熵会增加，从而整个系统的熵减少。
工程热力学与传热学-§4-3 熵
孤立系统的熵增是衡量作功能力损失的尺度。
上式适用于计算任何不可逆因素引起的作功能力的损失。
13
第四章 小结
重 （1）热力学第二定律的实质及表述；
点
（2）热力循环、制冷（热泵）循环的定义及循环经济性 的描述方法；
掌 （3）卡诺循环的定义及循环经济性的描述方法；
握 （4）卡诺定理的内容及实际意义；
§4-3 熵
§4-3 熵
1．熵的导出
比熵的定义式 比熵是由热力学第二定律导出的状态参数。
根据卡诺定理，在温度分别为T1与T2的两个恒温热源间
工作的一切可逆热机的热效率都相同，与工质的性质无关。
式中q1、q2均为绝对值，若取代数值，可改成 2
§4-3 熵
在卡诺循环中，单位质量工质与热源交换的 热量除以热源的热力学温度所得商的代数和 等于零。
Q 取代数值
5
§4-3 熵
一个不可逆循环可以用无数可逆绝热线分割成无数微 元循环，对任意一个不可逆微元循环，
对整个不可逆循斯不等式，适用于任意不可逆循环。
克劳修斯不等式与克劳修斯等式合写成
Q T
0
上式是热力学第二定律的数学表达式之一，可用于判 断一个循环是否能进行，是否可逆。
以 （5）理解熵的导出方法，掌握克劳修斯不等式的形式及其
下 物理意义；
内 （6）不可逆过程熵的变化特点，任意过程熵变的计算 容 方法，熵流与熵产的定义；
（7）孤立系统熵增原理的内容与实际意义；
14
作业
P101-103 习题 4-3、6、10、14、16、17
15
16
ds q T
注意：由于是可逆过程，T 既是工质的温度，也等于热源
热力学熵探讨熵的概念与熵增原理
热力学熵探讨熵的概念与熵增原理熵是热力学中一个重要的概念，用于描述系统的无序程度或混乱程度。
在热力学中，熵是一个有助于我们理解自然界中现象的概念，同时也与热力学第二定律密切相关。
本文将探讨熵的概念，并详细介绍熵增原理。
1. 熵的概念熵通常用符号S表示，它与系统的微观状态有关。
热力学熵的概念最初由克劳修斯和开尔文提出，他们通过观察热力学系统中能量自发转化的过程，提出了熵的概念。
熵可以理解为系统的无序程度或混乱程度的度量。
当系统的微观状态有很多不同的可能性时（即无序状态），系统的熵较高。
相反，当系统的微观状态有较少的可能性时（即有序状态），系统的熵较低。
2. 熵增原理熵增原理是热力学第二定律的重要内容之一，它指出在孤立系统中，熵总是不断增加的。
这意味着孤立系统趋向于更加无序或更加混乱的状态。
熵增原理可以通过以下方式理解：对于一个能够与外界交换能量和物质的孤立系统，系统内部的微观状态在任意一瞬间都可以处于不同的状态。
根据统计力学的观点，系统具有更多的无序状态（高熵状态）的微观状态数要远远大于有序状态（低熵状态）的微观状态数。
因此，系统从低熵状态转变为高熵状态的过程是不可逆的。
3. 熵的计算根据熵的定义，可以将系统的熵表示为：S = k ln W其中，k是玻尔兹曼常数，ln是自然对数，W是系统的微观状态数。
从这个公式可以看出，当系统的微观状态数增加时，系统的熵也会增加。
由此可以得出，系统的熵增加原则与热力学第二定律完全一致。
4. 熵在自然界中的应用熵不仅仅在热力学领域有着广泛的应用，它也在其他科学领域中被广泛运用。
在物理化学中，熵常被用来描述化学反应的平衡状态。
在这种情况下，系统的熵增加被认为是化学反应的驱动力。
在信息论中，熵被用来描述信息的无序程度。
信息论中的熵与热力学中的熵有着类似的概念，都是区分有序和无序状态的度量。
总结：熵是热力学中一个重要的概念，用来描述系统的无序程度或混乱程度。
熵增原理指出孤立系统中熵的总是不断增加的，这与热力学第二定律是一致的。
热力学中的熵概念
热力学中的熵概念熵是热力学中一个重要的概念，用于描述系统的蓄意状态。
熵的概念最早由德国物理学家鲁道夫·克劳修斯在19世纪末提出，并由奥地利物理学家路德维希·伯特兹曼进一步发展和解释。
熵在热力学和信息论两个领域中都有着重要的应用。
在热力学中，熵通常被定义为系统的无序程度或混乱程度。
它是描述系统的微观状态和宏观行为之间的关系的一个重要指标。
熵的增加意味着系统的混乱程度增加，而熵的减少则意味着系统的有序程度增加。
熵的概念使我们能够理解热力学过程中能量转化和系统行为的本质。
根据热力学第二定律，自然界中的热力学过程是不可逆的，而熵的增加总是伴随着不可逆过程。
例如，当我们将一杯热水倒入冷水中，它们会迅速混合并达到热平衡，这个过程是不可逆的。
在这个过程中，熵会增加，因为系统的混乱程度增加。
相反，如果我们将冷水倒入热水中，它们不会迅速混合并达到热平衡，这个过程是可逆的。
在可逆过程中，熵保持不变或减少。
除了在热力学中的应用，熵在信息论中也有着重要的地位。
信息论是研究信息传输和存储的学科，熵被用来描述信息的不确定性或不可预测性。
在信息论中，熵被定义为一个随机变量的平均信息量。
如果一个事件的概率越大，则其信息量越小，熵也越小。
相反，如果一个事件的概率越小，则其信息量越大，熵也越大。
熵的概念与信息熵的概念有着相似之处。
信息熵是用来度量某个信息源的信息量平均而得到的一个值，它是描述信息的不确定性或信息传输的随机性的指标。
与热力学熵类似，信息熵的增加意味着系统或信息源的不确定性增加。
熵的概念在许多领域中都有着广泛的应用。
在工程领域中，熵被用来描述能量转化的效率，例如汽车发动机的热效率就是一个衡量熵变化的指标。
在生物学中，熵被用来描述生物系统的有序程度和稳定性。
在经济学中，熵被用来描述市场的混乱程度和风险。
总之，熵是热力学中一个重要的概念，它描述了系统的无序程度或混乱程度。
熵的概念不仅适用于热力学，还适用于信息论和许多其他领域。
热力学中的熵概念
热力学中的熵概念热力学是研究能量转化和宏观性质变化的学科，而熵则是热力学中的一个重要概念。
熵可以用来描述系统的无序程度和混乱程度，是描述热力学过程中能量转化和热流动方向的基本物理量。
本文将详细介绍熵的概念、计算方法以及与其他热力学量的关系。
一、熵的概念熵（entropy）是热力学中的一个重要概念，它描述了一个系统的混乱程度或者无序程度。
熵的概念最早由德国物理学家鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius）提出。
克劳修斯在1865年的一篇论文中，定义了熵的初步概念，即系统的熵增加等于系统吸收的热量与温度的乘积。
后来，熵的概念逐渐被完善和发展，并成为热力学的基本理论之一。
熵的物理意义在于描述了系统中微观粒子的无序分布程度。
当系统处于有序状态时，熵的值较低；而当系统处于混乱无序状态时，熵的值较高。
例如，在一个有序的晶体中，粒子的分布是有规律的，熵较低；而在一个无序的气体系统中，粒子的位置和速度是无规律的，熵较高。
二、熵的计算方法熵的计算方法有多种，其中最常见的方法是使用熵的定义公式：ΔS = Q/T在这个公式中，ΔS表示系统的熵变，Q表示系统吸收的热量，T表示温度。
这个公式表明，熵的变化与系统吸收的热量和温度有关。
对于一个封闭系统，如果吸收的热量为正值，那么系统的熵也将增加，即系统的无序程度增加；反之，如果吸收的热量为负值，系统的熵将减小，即系统的有序程度增加。
当系统吸收的热量为零时，熵的变化也将为零，系统的无序程度保持不变。
除了使用熵的定义公式外，还可以通过其他方法计算熵的变化。
例如，对于理想气体，可以使用玻尔兹曼熵公式：S = k ln W在这个公式中，S表示系统的熵，k表示玻尔兹曼常数，W表示系统的微观状态数。
这个公式表明，系统的熵取决于系统的微观状态数，微观状态数越多，系统的熵越大，即系统的无序程度越高。
三、熵与其他热力学量的关系熵与其他热力学量有许多重要的关系。
其中最重要的关系是熵与热力学的第二定律之间的关系。
热力学中的熵概念
热力学中的熵概念热力学是一门研究能量转化和系统性质变化规律的学科，而其中一个重要的概念就是熵。
熵是热力学中用来描述系统无序程度的物理量，也是热力学第二定律的核心内容。
本文将详细介绍热力学中的熵概念，包括定义、性质和应用。
一、熵的定义熵在热力学中的定义是：系统的熵变等于系统所吸收的热量除以系统的温度。
根据熵的定义，可以得出以下公式：ΔS = Q / T其中，ΔS表示系统的熵变，Q表示系统吸收或释放的热量，T表示系统的温度。
二、熵的性质1. 熵的增加性原理根据熵的定义公式，可以得出结论：封闭系统的熵增加要么是由于吸收了外界的热量，要么是系统内部发生了不可逆过程。
熵的增加性原理也是热力学第二定律的具体体现。
2. 熵的无单位性熵是一个无量纲的物理量，它没有具体的单位。
在热力学中，我们通常使用焦耳/开尔文（J/K）作为熵的单位。
3. 熵的可加性对于由多个独立子系统组成的复合系统，其总熵等于各个子系统的熵之和。
这个性质十分重要，不仅方便了熵的计算，也为热力学体系的研究提供了便利。
三、熵的应用1. 熵的应用于工程热力学在工程热力学中，熵是一个非常有用的概念。
通过分析系统吸收或释放的热量、温度变化等参数，可以计算系统的熵变，从而确定能量转化的过程是否具有可逆性。
2. 熵的应用于统计物理学在统计物理学中，熵是描述系统微观粒子分布的一种指标。
通过熵的计算，可以了解系统的无序程度，进而探究系统的宏观性质和热力学过程。
3. 熵的应用于信息论信息论是熵的又一个应用领域。
在信息论中，熵被用来衡量信息的不确定性。
熵越高，信息的不确定性也就越大。
四、总结熵是热力学中一个重要的概念，它用来描述系统的无序程度。
通过熵的定义、性质和应用的介绍，可以更好地理解热力学中的熵概念。
熵对于热力学研究和工程应用都具有重要意义，也为统计物理学和信息论的发展提供理论支持。
通过对熵的深入研究，我们可以更好地理解能量转化和系统性质变化的规律，促进科学技术的发展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工程热力学论文题目：浅谈工程热力学里的熵姓名：杨枫学号：1122610312专业：建筑环境与设备工程导师：谭羽非学院：市政环境工程学院2013年12月24日浅谈工程热力学中的熵摘要:熵是工程热力学中重要的概念,它是对热力学第二定律的深化和补充,同时熵定律又是对基于热力学第二定律的熵的深化和扩展。
熵也可以作为节能的标准,熵的理论在环境中的应用很广泛, 对于保护环境维持生态平衡具有重要意义。
关键词:熵的概念热力学第二定律熵增原理正文：熵是物理学中一个非常重要的概念，最早由德国物理学家克劳修斯提出，后来玻尔兹曼又用统计的方法给出了熵的定义。
我国据此译成热温之商,为了反映与热有关,加上火字旁,创造了新汉字熵。
从1865 年提出熵到现今已经有150 多年的历史了，现在的熵已不局限于物理学中，在其它学科都有着广泛的应用，熵的概念有泛化的趋势。
另一方面，就物理学中的熵仍有诸多争论的问题，可以说，没有哪一个物理概念像熵一样难以理解，应用广泛，同时又伴随着诸多未解之迷从。
物理学角度来说,熵是物质分子紊乱程度的描述,紊乱程度越大,熵也越大;从能量及其利用角度来说,熵是不可逆耗散程度的量度,不可逆能量耗散越多,熵变化越大。
熵增加意味着有效作功能量的减少。
在工程热力学中,熵是热力学第二定律的一个重要概念及参数。
从热力学的角度,认为可以从以下几个方面来理解熵这个概念。
一．熵概念的提出熵的概念由卡诺循环引出的。
卡诺循环由两个可逆等温过程和两个可逆绝热过程组成。
工质在两个恒温热源间循环,没有耗散损失。
对微卡诺循环,以微元可逆热机为例,设有高温热源温度T1,低温热源温度T2,工质从高温热源吸热为DQ1,向低温热源放热为DQ2,由G=1-DQ2/DQ1=1-T2/T1得DQ2/ T2=DQ1/ T1由于DQ2与DQ1符号相反,代入符号,有DQ2/ T2+DQ1/ T1=0对任意可逆循环,都可分割成无限多个微元卡诺循环,则有RDQ/T=0 (1)式(1)即克劳修斯积分式。
式(1)表明任意工质经任意一个可逆循环后,微量DQ/T 沿整个循环的积分为零。
状态参数的充要条件为该参数的微分一定是全微分,且全微分的循环积分为零。
式(1)说明,DQ/T一定是某个参数的全微分。
克劳修斯将这一参数定名为熵,以符号S表示,于是dS=DQ/T (2)熵是状态参数,工质经一微元过程,熵的变化等于初、终态任意一个可逆过程中与热源交换的热量和热源温度的比值。
熵的变化只由初、终态参数确定,与中间所经历的途径无关。
式(1)和(2)前提条件是可逆的,既在没有任何耗散的条件下,工质的温度和热源的温度才处处相等。
二．熵与热力学第二定律实际工质的热力过程都是不可逆的,可逆过程只是将过程视为极端缓慢的情况下,工质内部及工质与周围环境能时刻处于平衡状态,这是一种理想化过程。
现在来分析不可逆过程热力学第二定律的数学判据。
对任意不可逆微元循环热机,热效率为Gt,IR=1-DQ2/DQ1在同样热源、冷源温度下,可逆热机效率为Gt,R=1-T2/T1由卡诺定理得1-DQ2/DQ1< 1-T2/T1DQ2/ T2>DQ1/ T1考虑DQ2与DQ1为代数值,则DQ2/ T2+DQ1/ T1< 0 (3)将(1)式和(3)式合在一起,则有RDQ/Tr[0 (4)(4)式即为著名的克劳修斯积分不等式,任何循环的克劳修斯积分永远不大于零。
其中温度为热源温度。
热量为工质从热源吸收或放出的热量。
当过程为可逆循环时,该积分为零,为不可逆循环时,该积分小于零。
由(4)式可以推得不可逆过程中熵的变化$S和RDQ/Tr的关系。
设有任意可逆过程1-a-2,有一不可逆过程2-b-1,组成一个不可逆循环,由克劳修斯积分式,有Q1a2DQ/Tr+Q2b1DQ/Tr< 0对于可逆过程1-a-2,有Q1a2DQ/Tr=S2-S1对于不可逆过程2-b-1,有Q2b1DQ/Tr<S1-S2由此得到S2-S1\Q12DQ/Tr (5)由(5)式可知,对可逆和不可逆循环来说,当DQ/Tr相同时,不可逆循环的熵变将大于可逆循环的熵变,增大的部分是由不可逆因素引起的,称为熵产,用$Sg表示。
DQ/Tr完全由系统与外界热交换引起的,称为熵流,用$Sf表示,则任意不可逆过程熵变化可表示为$S=$Sg+$Sf (6)式(6)称为封闭系统的熵方程。
$Sf为单纯由换热引起的,可以因工质吸热、放热或与外界无热交换,其值可大于零、小于零或等于零。
而$Sg却由于是不可逆因素引起的,其值只能恒大于零,即使对于可逆过程也只能等于零,永远不能小于零。
由式(6)可得孤立系统熵增原理。
对于孤立系统,与外界没有热交换,所以熵流为零,而熵产总是大于或等于零。
则,孤立系统有$Siso\0 (7)这就是孤立系统熵增原理,孤立系统的熵只能增加或不变,而不会减少。
不变的情况是一种理想情况,即可逆情况,实际上是很难达到的。
那么熵与作功的品质究竟有什么关系呢?在这里,我们要了解另外一个概念,即作功能力。
所谓系统的作功能力,指的是在给定环境条件下,系统可能作出的最大有用功,它意味着过程终了时,系统应与环境达到热力平衡,因而通常取环境温度T0作为作功能力的标准,作功能力损失的计算式为W=T0$Siso由此可见,热力学第二定律可表示为RDQ/Tr[0 (4)S2-S1\Q12DQ/Tr (5)$S=$Sg+$Sf (6)$Siso\0 (7)其中(4)式适用于循环过程,(5)和(6)式适用于任何封闭系统,(7)式适用于孤立系统。
根据孤立系统熵增原理,克劳修斯得到这样一个结论:孤立系统的有效能量会越来越少,则自然界中的能量会不断地贬值,一直到宇宙因失去运动的能量而停息,进入一种热死亡状态,这就是/热死说0或/热寂说0,显然,这种理论是不正确的,也就是热力学第二定律有着局限性,不适用于整个宇宙。
三．普诺高基(progogire)熵定律基于热力学第二定律所揭示的热传导不可逆性熵变原理只是描述了封闭系统的熵变规律,显然,它不可能解释开放系统的状态变化规律。
这一问题引起很多学者的关注,比利时著名科学家普诺高基在进一步研究热力学的基础上创造耗散结构理论时,指出任何系统的ds都是由交换熵des和内生熵dis组成,用公式表示就是ds=des+dis按交换熵des=0还是desX0,将系统分为开放和封闭两种类型;按内生熵dis=0还是dis>0,将系统分为平衡和不平衡两种状态,将两者组合起来,系统都可用下列四种形式表示1.静态结构:des=0,dis=02.稳定结构:desX0,dis=03.耗散结构:desX0,dis>04.封闭结构:des=0,dis>0上述四种系统的熵按1234的顺序不断增加。
从广义的熵的角度来说,无论自然系统,还是人工系统都从属于这四种系统的结构形式。
1是平衡型封闭系统,表现为静态。
4是非平衡型封闭系统,表现为混乱态。
1,4统称为封闭型。
2,3为开放系统。
2是平衡型开放系统,表现为稳定态,3为不平衡型开放系统,表现为耗散态。
普诺高基熵定律弥补了基于热力学第二定律的熵定律的不足,这种基于系统论的熵定律告诉我们,宇宙中既有正熵过程,也有负熵过程,因而可以调节总熵的大小,所以“热寂说”或“热死说”是没有根据的。
但我们也必须看到,由于人类自身对资源的无节制的使用,我们可以利用的资源在不断遭到破坏,环境污染日趋严重,生态平衡遭到破坏,我们地球上的每个人都应该意识到这个问题的严重性,努力地使整个社会健康有序地发展,这其实就是一个让熵降低的过程,也就是不断地用负熵来抵消熵增加的过程。
当然,这里的熵是指广义的熵,这也是熵的应用的新进展,即熵对于整个人类社会的发展的意义。
四．关于熵的计算的例题例 1 .先用电热器使20kg温度t0=20℃的水加热到t1=80℃,然后再用40kg 温度20℃的水混合。
求混合后的水温以及电加热和混合这两个过程引起的熵变化。
水的定压比热为 4.187KJ/(kg•K)。
通常的解法为：解设混合后的温度为t,则可写出下列能量方程：m1cp(t1-t)=m2cp(t-t0)即20×4.187(80-t)=40×4.187(t-20)从而解出t=40 ℃电加热过程中的熵的变化：混合过程中的熵变化：总的熵变化：由于熵是状态参数的特性，根据总共60kg 水由最初的20℃变为最后的40℃可以更简便地算出总的熵产。
解设混合后的温度为t,则可写出下列能量方程：从而解出t=40 ℃例2 .20kg 温度为50℃的水和30kg 温度为80℃的水相混合，然后在定压下加热到100℃。
求这一热力系统熵的变化。
通常的解法为：解:设混合后的温度为t,则可写出下列能量方程：m1c p(t1-t)=m2c p(t-t2)30×4.187（80-t）=20×4.187(t-50)t=68℃混合过程中的熵的变化=-4.346+4.539=0.193KJ/K加热过程中的熵的变化：总的熵变化利用熵为状态量且为广延量的特征，可以计算20kg 水从初态加热到100℃和30kg 水从初态加热到100℃各自熵变化的和，即是过程的熵变化。
解：可以看出，后一种算法给解题和运算带来了便利。
五．熵在环境中的应用从普里高津熵定律知道熵是可以改变的,可使之增加或减少。
把熵进行高度抽象,把现在的能源的不科学利用导致的能源浪费看成是生态系统的无序或混乱度的增大。
同时也可说是生态系统熵的增加( 熵表示了系统的混乱度) 。
我们从ds ＝des＋dis来看成整个生态系统的熵的变化的情况。
des表示与生态系统交换的熵流,可正可负。
dis表示生态系统内部的产生的熵, 永远为正。
由于能源不科学的利用,没有利用的能量转移到环境中,使des＞０。
使整个生态系统熵不断增加。
熵定律只说明了能量转化的方向性,但没有说明其速度性。
因此人类可以自己的意志来决定其速度。
在给定的环境条件下,定态熵可以通过熵的计算来对生态系统的稳定性进行评估。
由公式:ds/dt＝des/dt＋dis/dt①ds/dt＞０,则负熵流不足以抵消熵产生,生态系统将会崩溃;②ds/dt ＝0,则负熵流恰好抵消熵产生,态系统处于定态;③ds/dt＜０,则负熵流足够充分,生态系统有秩序发展;熵产生ds/dt 是与人类对能源的开发利用的层次有关。
建筑能耗占社会总能耗的三分之一,因此应该科学地利用能源,特别是在建筑节能方面将ds/dt 控制在一定范围内。
使转移到环境中的熵流减少,甚至可以使之为零或为负,这样才能使人与环境和谐发展。
六．结语熵”越来越被人们认识和重视，并不断地赋予其新的内涵。
正如爱因斯坦所说“熵理论对于整个科学来说是第一法则”。