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-热力学-


 

 在热力学领域,路德维希·玻尔兹曼能够根据分子搅拌的动能解释与气体系统中能量交换有关的几种现象。这样的理论也是戈特弗里德莱布尼茨先前所做工作的统一, 萨迪特·卡诺和 鲁道夫克劳修斯。问题是要了解能量交换是如何发生的以及在这个过程中发生了什么。

 

 萨迪特·卡诺 (Sadit Carnot) 说,热量有方向,有流动,而这种流动来自温度最高的系统 对于温度较低的概念,这些概念是在 19 世纪用于制造热机的概念。鲁道夫克劳修斯说:“每个热力学系统的能量都会随着时间的推移而消散,他称之为 熵, 换句话说,熵总是随着时间的推移而增加。

 

 

  但是什么是熵?了解熵是什么的简单方法...

 

 想象一个装满热咖啡的杯子,你把它放在桌子上等待几分钟。 几个小时后,当他再次触摸杯子时,他才发现杯子已经不像以前那么热了,也就是说,热量已经在环境中消散了。类似地,我们说杯子正在与环境达到热平衡。我们可以说,熵是衡量系统无序或无组织的量,如所引用的示例中所示……热量集中在某个点(杯子),然后传播到环境中。

 借助鲁道夫克劳修斯和萨迪特卡诺提出的这两个概念,玻尔兹曼对热力学第二定律(熵)有如下解释。玻尔兹曼说,为了更好地理解熵,我们需要更好地理解微观世界,气体分子在低温和高温下的行为。

  看到这一点,玻尔兹曼研究了很多,得出的结论是,为了能够理解气体分子的物理特性,可以预料我们必须逐个分子地分析,这简直不可思议!以这种方式进行研究是不可能的,因此玻尔兹曼意识到,要了解气体分子背后的物理学,他必须放弃确定性(确定性)并采用概率和统计。  (随机的)能够从整体上理解气体分子的运动。描述这一发现的方程式现在被写在他的墓碑上以纪念他。

 

S- 熵; k-玻尔兹曼常数;  W-概率

视频编辑和字幕, 摘自 BBC 纪录片《秩序与无序,能源的历史》

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