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1.3 熵
熵是指一个热力学体系的混乱程度,用S表示。玻尔兹曼在研究分子运动统计现象的基础上提出了公式:
S=klnΩ (1-3)
式中,Ω为系统分子的状态数;k为玻尔兹曼常数。显然,熵也是一种状态函数。
这个公式反映了熵函数的统计学意义,它将系统的宏观物理量S与微观物理量Ω联系起来,成为联系宏观与微观的重要桥梁之一。基于上述熵与热力学概率之间的关系,可以得出结论:系统的熵值直接反映了它所处状态的均匀程度,系统的熵值越小,它所处的状态越是有序,越不均匀;系统的熵值越大,它所处的状态越是无序,越均匀。系统总是力图自发地从熵值较小的状态向熵值较大(即从有序走向无序)的状态转变,这就是隔离系统“熵值增大原理”的微观物理意义。
一个热力学系统在可逆过程中由状态(1)变为状态(2)时,其温度相应地由T1变为T2,这个过程的熵变为:
(1-4)
式中,ΔQ是无限小过程中系统吸收的热。在不可逆过程中,系统的熵变ΔS则是大于热温商(ΔQ/T)的。熵变可以反映出化学反应过程中的方向和程度。熵变对应的是热力学第二定律。