[爆卦]entropy亂度是什麼?優點缺點精華區懶人包

為什麼這篇entropy亂度鄉民發文收入到精華區:因為在entropy亂度這個討論話題中,有許多相關的文章在討論,這篇最有參考價值!作者KBmax (James陽)看板Chemistry標題Re: [學科] 亂度疑問時間Wed Ju...

entropy亂度 在 PanSci 泛科學 Instagram 的精選貼文

2021-09-10 04:28:25

圖上的公式,是克勞修斯版本的熱力學第二定律公式,也就是熵(entropy)的公式。 熵是個不好理解的物理概念,你可能在電影「天能」中聽過「逆熵」,或某位市長曾經說過:「最低能量,最大亂度,是宇宙運行的方向。」 但要 A 編說的話,熵就是:「錢包裡的錢錢沒有不見,只是變成你喜歡的形狀。」 可被利...



在回答問題以前我先來問一個簡單的問題好了,你說一個密閉空間裝滿一種氣體中間用一
個開關隔開,然後你可以把開關打開,你認為熵應該要因此增加,好那我問你
你可以把開關打開,那你是不是也可以輕鬆把開關關起來? 然後按照你的想法熵應該又變
小回原來的值是吧?然後在這樣開開關關之間,你就可以讓你的entropy大小隨著你的節
奏動次動次跳起來了yo ~~~~?!?!

如果你發現這樣很怪那恭喜你往物理之路又往前了一步,這就是著名的Gibbs Paradox

你可以想一下一開始密閉空間兩邊放不同的氣體,當你把筏打開,兩邊氣體開始互相混合
後,當你要把筏關上時,兩種氣體不會自動分開成一邊一種,很顯然系統已經改變了(ent
ropy增加);然而當兩邊氣體都一樣的時候,無論開了筏還是關起來,並不影響系統,系
統仍然沒有任何改變(以量子力學語言就是這些氣體都是identical particles,你沒辦法
用任何區分這些particle誰是1號、誰2號),自然沒有entropy的變化!

但是當初Gibbs用了跟你一樣的想法得到了熵有變化的結果,Paradox!所以Gibbs 在part
ition function或是state numbers的時候引入了N! factor使得計算結果符合物理,而後
來也證明了這個Factor來自量子統計的classical limit下的結果

最後容我補充一點,說熵entropy是混亂程度這其實蠻不嚴謹,你要怎麼定義怎樣才叫亂
?有些看起來很整齊的系統其實entropy很大,你要怎麼解釋?所以更正確的方式應該說
平均資訊量流失的度量(information loss),事實上現在我們對entropy的理解都是從資
訊理論來的,而不僅僅只是熱力學的dQ=TdS




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jason791227: 推這篇 講得很清楚~ 06/29 10:55
faniour: 筆記 06/29 14:02
accro: 懂了,謝謝K大 06/30 09:58
accro: 想問另一個問題,為什麼同氣體溫度越高亂度越大呢? 06/30 11:26
accro: entropy沒有變化才對不是嗎? 06/30 11:28
sunev: 速度分布變廣了 06/30 14:06
KBmax: 溫度變化氣體本質上平均動能改變啦,從第一定律來看內能增 06/30 14:58
KBmax: 加,同時氣體有沒做功,所以表示吸熱,熵當然增加,或者我 06/30 14:58
KBmax: 用平衡態統計熱力學來說,當溫度提高的時候,系統的粒子是 06/30 14:58
KBmax: 不是就可以獲得更多的熱能去激發到本來不會到達的excited s 06/30 14:58
KBmax: tate?概念上來說系統平均佔據的狀態數就變多,entropy自然 06/30 14:58
KBmax: 變多啦 06/30 14:58
KBmax: (你開關筏的動作對系統不會造成任何影響,但是升降溫系統ma 06/30 16:54
KBmax: crostate(巨觀狀態)就改變了) 06/30 16:54
KBmax: 如果你對這方面有興趣,建議你唸Kerson Huang、Schroeder、 06/30 16:54
KBmax: Stowe這幾本平衡統計熱力學,如果要從古典力學角度切入的 06/30 16:54
KBmax: 話上Carter 06/30 16:54
accro: 懂了,謝謝k大 07/01 18:42

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