“熵”是什么
2025年09月26日
“熵”是什么
“熵”是什么?克劳修斯提出的这个词来自希腊语,意即“转变”或“变化”。熵增大就是混乱度加大,也就是无序度扩大。让我们来举个例子。设想有一个容器,它的左半装有气体,它的右半抽成真空,中间用阀门隔开。这时,整个容器处于一种平衡态,我们称之为“初平衡态”。然后,打开阀门,左半边的气体便自发地向右半边扩散,一会儿气体就均匀地占据了左右两边的空间,充满了整个容器,整个系统就达到了“末平衡态”。本来,杂乱无章的气体分子的热运动只占据容器的左半边空间,现在它占据了整个容器,因此,整个系统都变得无序了。这种无序度的扩大,也就是说熵的增大,是气体扩散这一自发过程的必然方向。
混乱度与熵的关系还可以扑克牌的洗牌来表示。设想有一副新买来的扑克牌,四种花样的牌都从A排到K,显得井然有序。一旦洗牌后情形会怎样?可以想象,这副牌原来整齐的排列会被打乱,并且随着洗牌次数的增加,扑克牌的排列越来越混乱,也就是说,从有序变为无序。这时,它的熵值也随之提高。
“无序”意味着分子能量分布更加均匀,另一方面,“无序”又意味着分子系统的熵值增大。那么,系统在什么状态下熵值最大呢?根据热力学理论,系统达到平衡时,它的熵值最大。所谓“平衡态”是指一个系统在不受外界影响的条件下,其宏观性质不发生变化的状态。人的死亡就是达到一种平衡态,此时,人体的新陈代谢完全停止,与外界没有任何物质和能量的交换,熵达到最大值。由此看来,对任何生物体(植物、动物、人)来说,熵达到最大值,就意味着生命的终结。