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。

基本介紹

• 中文名：熵增定律
• 表達式：S =∫dQ/T或ds = dQ/T
• 提出者：克勞修斯
• 套用學科：熱力學
• 適用領域範圍：孤立系統
• 定律內容：熱量從高溫物體流向低溫不可逆

定律公式

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，熵是系統的狀態函式，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。

孤立系統

孤立系統總是趨向於熵增，最終達到熵的最大狀態，也就是系統的最混亂無序狀態。但是，對開放系統而言，由於它可以將內部能量交換產生的熵增通過向環境釋放熱量的方式轉移，所以開放系統有可能趨向熵減而達到有序狀態。

熵增的熱力學理論與幾率學理論結合，產生形而上的哲學指導意義：事物的混亂程度越高，則其幾率越大。

現代科學還用信息這個概念來表示系統的有序程度。信息本來是通訊理論中的一個基本概念，指的是在通訊過程中信號不確定性的消除。後來這個概念推廣到一般系統，並將信息量看作一個系統有序性或組織程度的量度，如果一個系統有確定的結構，就意味著它已經包含著一定的信息。這種信息叫做結構信息，可用來表示系統的有序性；結構信息量越大，系統越有序。因此，信息意味著負熵或熵的減少。