作者KBmax (James阳)
看板Chemistry
标题Re: [学科] 乱度疑问
时间Wed Jun 28 17:30:02 2017
在回答问题以前我先来问一个简单的问题好了,你说一个密闭空间装满一种气体中间用一
个开关隔开,然後你可以把开关打开,你认为熵应该要因此增加,好那我问你
你可以把开关打开,那你是不是也可以轻松把开关关起来? 然後按照你的想法熵应该又变
小回原来的值是吧?然後在这样开开关关之间,你就可以让你的entropy大小随着你的节
奏动次动次跳起来了yo ~~~~?!?!
如果你发现这样很怪那恭喜你往物理之路又往前了一步,这就是着名的Gibbs Paradox
你可以想一下一开始密闭空间两边放不同的气体,当你把筏打开,两边气体开始互相混合
後,当你要把筏关上时,两种气体不会自动分开成一边一种,很显然系统已经改变了(ent
ropy增加);然而当两边气体都一样的时候,无论开了筏还是关起来,并不影响系统,系
统仍然没有任何改变(以量子力学语言就是这些气体都是identical particles,你没办法
用任何区分这些particle谁是1号、谁2号),自然没有entropy的变化!
但是当初Gibbs用了跟你一样的想法得到了熵有变化的结果,Paradox!所以Gibbs 在part
ition function或是state numbers的时候引入了N! factor使得计算结果符合物理,而後
来也证明了这个Factor来自量子统计的classical limit下的结果
最後容我补充一点,说熵entropy是混乱程度这其实蛮不严谨,你要怎麽定义怎样才叫乱
?有些看起来很整齐的系统其实entropy很大,你要怎麽解释?所以更正确的方式应该说
平均资讯量流失的度量(information loss),事实上现在我们对entropy的理解都是从资
讯理论来的,而不仅仅只是热力学的dQ=TdS
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1F:推 jason791227: 推这篇 讲得很清楚~ 06/29 10:55
2F:推 faniour: 笔记 06/29 14:02
3F:推 accro: 懂了,谢谢K大 06/30 09:58
4F:→ accro: 想问另一个问题,为什麽同气体温度越高乱度越大呢? 06/30 11:26
5F:→ accro: entropy没有变化才对不是吗? 06/30 11:28
6F:推 sunev: 速度分布变广了 06/30 14:06
7F:→ KBmax: 温度变化气体本质上平均动能改变啦,从第一定律来看内能增 06/30 14:58
8F:→ KBmax: 加,同时气体有没做功,所以表示吸热,熵当然增加,或者我 06/30 14:58
9F:→ KBmax: 用平衡态统计热力学来说,当温度提高的时候,系统的粒子是 06/30 14:58
10F:→ KBmax: 不是就可以获得更多的热能去激发到本来不会到达的excited s 06/30 14:58
11F:→ KBmax: tate?概念上来说系统平均占据的状态数就变多,entropy自然 06/30 14:58
12F:→ KBmax: 变多啦 06/30 14:58
13F:→ KBmax: (你开关筏的动作对系统不会造成任何影响,但是升降温系统ma 06/30 16:54
14F:→ KBmax: crostate(巨观状态)就改变了) 06/30 16:54
15F:→ KBmax: 如果你对这方面有兴趣,建议你念Kerson Huang、Schroeder、 06/30 16:54
16F:→ KBmax: Stowe这几本平衡统计热力学,如果要从古典力学角度切入的 06/30 16:54
17F:→ KBmax: 话上Carter 06/30 16:54
18F:推 accro: 懂了,谢谢k大 07/01 18:42