浅谈工程热力学里的熵
热力学中熵的概念和设计应用
热力学中熵的概念和设计应用热力学是研究能量转化与传递的科学，而熵是热力学中非常重要的概念之一。
熵可以被理解为系统的无序程度或者混乱程度，它是描述系统状态的一种物理量。
本文将介绍熵的概念、计算方法以及在工程设计中的应用。
一、熵的概念熵是热力学中描述系统的无序程度的物理量。
系统的熵越高，表示系统的混乱程度越大。
根据热力学第二定律，一个封闭系统的熵不会减少，而是会趋向于增加，直到达到最大值。
换句话说，自然界的事物趋向于无序，而不是有序的状态。
二、熵的计算方法根据熵的定义，可以通过以下公式计算系统的熵：S = k * ln(W)其中，S表示系统的熵，k是玻尔兹曼常数，W是系统的微观状态数。
微观状态数表示系统处于某一宏观状态时，所有微观组态的总数。
通过计算微观状态数，我们可以得到系统的熵。
三、熵的意义与应用1. 熵增原理根据热力学第二定律，熵增原理指出封闭系统的熵总是增加的。
这意味着系统趋向于无序的过程始终占据主导地位。
熵增原理在工程热力学中具有重要的应用价值，可以指导工程系统的设计与优化。
2. 热力学循环效率熵对于评估热力学循环的效率具有重要作用。
热力学循环的效率定义为净功输出与吸热量之比，可以用熵来表示：η = 1 - Qout / Qin其中，Qout表示系统排热，Qin表示系统吸热。
通过计算系统的熵，可以评估热力学循环的效率，为工程设计提供依据。
3. 熵在信息理论中的应用熵在信息理论中也有广泛的应用。
在信息理论中，熵被定义为信息的不确定度。
熵越高，表示信息的不确定度越大。
通过熵的计算，可以评估信息的重要性和有效性，为信息传输与处理提供参考。
四、熵在工程设计中的具体应用1. 热力学系统的优化通过熵计算和分析，可以评估不同热力学系统的熵值，指导工程系统的优化设计。
通过降低系统的熵值，可以提高系统的效率和能量利用率。
2. 信息传输与处理通过熵的概念，可以评估信息的重要性和有效性。
在工程设计中，可以根据不同的需求，通过熵的计算来优化信息传输与处理的方案，提高系统的性能和效率。
热力学系统中的熵
热力学系统中的熵热力学是研究能量转化和传递的物理学分支，而熵则是热力学中非常重要的一个概念。
熵是描述系统无序程度的物理量，它反映了系统的热力学状态。
熵的概念最早由德国物理学家卡诺提出，后来由奥地利物理学家鲁道夫·克劳修斯发展完善，并得到了美国物理学家J·W·吉布斯的进一步发展。
熵的定义是一个系统的无序程度，当系统处于高度有序的状态时，熵较低，而当系统处于高度无序的状态时，熵较高。
系统的熵可以通过统计方法来计算，而统计熵也被称为玻尔兹曼熵。
统计熵的计算公式为S = k ln(W)，其中S表示熵，k表示玻尔兹曼常数，W表示系统的微观状态数。
熵与微观状态数的关系非常重要。
当系统的微观状态数越多时，其熵就越大，反之亦然。
这是因为微观状态数越多，系统的状态越无序。
例如，对于一个装有气体分子的容器，如果气体分子均匀地分布在容器中，可以有很多不同的微观配置，这对应于较高的熵。
而如果气体分子都集中在一个小区域内，可以有很少的微观配置，这对应于较低的熵。
熵增定律是热力学的基本原理之一。
它可以用来描述系统的熵在一个过程中的变化情况。
根据熵增定律，一个孤立系统的熵在一个不可逆过程中只能增加，而在可逆过程中则保持不变。
这意味着在自然界中，系统总是趋向于更加无序的状态。
熵增定律的推导可以通过皮亚诺不等式来进行，皮亚诺不等式表示一个可逆过程和一个不可逆过程之间的熵变关系。
熵增定律是与时间的箭头方向密切相关的一个概念。
根据热力学第二定律，自然界的过程总是趋向于熵增的方向进行，而不是熵减。
这意味着热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，我们只能通过外力（例如压缩空气或者使用制冷装置）来实现热量从低温物体到高温物体的传递。
这也是为什么制冷设备无法达到100%的效率的原因，因为在传递过程中必然会产生一定的副产物，即熵增。
熵在工程和科学领域有着广泛的应用。
例如，在能量转换中，我们需要考虑系统的熵变，以评估能量转换过程的有效性。
热力学中的熵概念解析
热力学中的熵概念解析熵是热力学中一个重要而又神秘的概念，它描述了系统的混乱程度和不可逆性。
本文将对热力学中的熵概念进行解析，探讨其来历、定义以及应用。
一、熵的来历熵最早由德国物理学家鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius）于1850年提出，这是他对热力学第二定律的一个重要推论。
熵的引入使得热力学能够描述系统的不可逆性和热的传递过程。
二、熵的定义根据热力学第二定律，总是以熵增加的形式发生的过程是不可逆的。
熵的定义可以通过宏观和微观两个角度来理解。
从宏观角度来看，熵可以理解为对系统混乱程度和无序性的度量。
一个有序的系统具有较低的熵值，而一个无序的系统则具有较高的熵值。
当系统发生变化时，如果由有序状态转变为无序状态，熵将增加；相反，如果由无序状态转变为有序状态，熵将减少。
从微观角度来看，熵可以通过统计力学的方法来定义。
在微观层面，系统中的分子或原子具有不同的状态和运动方式。
当系统处于均衡时，分子或原子的状态和位置是随机的，无法确定。
熵是描述这种随机性的度量，可以通过统计系统的状态数来计算。
三、熵的计算在实际应用中，可以通过熵的计算来分析系统的性质和过程。
根据定义，熵的计算需要知道系统的状态数和能量分布。
对于一个离散的系统，熵的计算可以使用以下公式：S = -kΣPi lnPi其中，S表示系统的熵，k是玻尔兹曼常数，Pi表示系统处于第i个状态的概率。
对于一个连续的系统，熵的计算可以使用积分来表示：S = -k∫p(x) ln p(x)dx其中，p(x)是系统处于状态x的概率密度函数。
四、熵的应用熵的概念在物理学、化学、生物学等领域都有广泛的应用。
以下是其中一些典型的应用：1. 热力学系统的研究：熵可以用于分析热力学系统的平衡态和非平衡态，以及系统的稳定性和不可逆性。
2. 信息理论：熵可以用来度量信息的不确定性和随机性。
在信息传输和编码中，熵被用来衡量信息的容量和效率。
3. 统计力学：熵可以用来解释热力学中的平衡态和非平衡态之间的关系，并推导出热力学规律和统计力学的基本原理。
熵的定义
热力学第二定律和熵专业：能源与动力工程班级：能源14-3班姓名:王鑫学号：1462162330熵的表述在经典热力学中，可用增量定义为式中T为物质的热力学温度；dQ为熵增过程中加入物质的热量，下标“可逆”表示加热过程所引起的变化过程是可逆的。
若过程是不可逆的，则dS>（dQ/T）不可逆。
单位质量物质的熵称为比熵，记为S。
熵最初是根据热力学第二定律引出的一个反映自发过程不可逆性的物质状态参量。
热力学第二定律是根据大量观察结果总结出来的规律，有下述表述方式：①热量总是从高温物体传到低温物体，不可能作相反的传递而不引起其他的变化；②功可以全部转化为热，但任何热机不能全部地，连续不断地把所接受的热量转变为功（即无法制造第二类永动机）；③在孤立系统中，实际发生过程，总使整个系统的熵值增大，此即熵增原理。
摩擦使一部分机械能不可逆地转变为热，使熵增加。
热量dQ由高温（T1）物体传至低温(T2)物体，高温物体的熵减少dS1=dQ/T1，低温物体的熵增加dS2=dQ/T2，把两个物体合起来当成一个系统来看，熵的变化是dS=dS2－dS1>0，即熵是增加的。
熵的相关定义1.比熵：在工程热力学中，单位质量工质的熵，称为比熵。
表达式为δq=Tds，s称为比熵，单位为J/ (kg·K) 或kJ/ (kg·K)。
2．熵流：系统与外界发生热交换，由热量流进流出引起的熵变。
熵流可正可负，视热流方向而定。
3．熵产：纯粹由不可逆因素引起的熵的增加。
熵产永远为正，其大小由过程不可逆性的大小决定，熵产为零时该过程为可逆过程。
熵产是不可逆程度的度量。
熵增原理孤立系统的熵永不自动减少，熵在可逆过程中不变，在不可逆过程中增加。
熵增加原理是热力学第二定律的又一种表述，它比开尔文、克劳修斯表述更为概括地指出了不可逆过程的进行方向；同时，更深刻地指出了热力学第二定律是大量分子无规则运动所具有的统计规律，因此只适用于大量分子构成的系统，不适用于单个分子或少量分子构成的系统实质:熵增原理指出:凡事是孤立系统总熵减小的过程都是不可能发生的，理想可逆的情况也只能实现总熵不变，实际过程都不可逆，所以实际热力过程总是朝着使孤立系统总熵增大的方向进行，dS＞0。
热力学中的熵的概念
热力学中的熵的概念熵，是热力学中一个重要的概念。
它是由鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius）引入并定义的，被视为热力学第二定律的核心内容之一。
熵在热力学、信息论和统计力学中都扮演着重要的角色。
在热力学中，熵被定义为系统中能量的一种度量，也可理解为系统的无序程度。
熵的概念最初是从研究热力学过程中的能量转化而来的。
当系统的能量转化时，热力学第二定律指出，系统的熵必然增加。
这也可以解释为热能从高温区流向低温区的现象，即能量会朝着更无序的方向转化。
熵可以用数学公式来表示，即ΔS = Q/T，其中ΔS表示系统的熵变，Q表示系统从外界吸收或释放的热量，T表示系统的温度。
熵变可以为正、负或者零，正表示熵增，负表示熵减，零表示熵保持不变。
熵增是热力学第二定律的数学表述，它告诉我们，在孤立系统中，熵随时间的推移会不断增加。
熵在信息论中也有重要的应用。
在信息论中，熵被用来衡量信息的不确定程度。
信息论的奠基人之一克劳德·香农（Claude Shannon）提出了信息熵（或称为香农熵）的概念。
信息熵衡量了信息源的不确定性，越不确定的信息源具有的信息熵越高。
熵在统计力学中也有深入的应用。
统计力学研究的是微观粒子的行为和性质，熵是描述多粒子系统行为和性质的重要物理量之一。
根据统计力学的原理，熵可以通过计算系统的微观状态数来求得。
微观状态数是系统可能存在的所有微观状态的数量，熵的计算公式为S = k ln Ω，其中S表示系统的熵，k是玻尔兹曼常数，Ω是系统的微观状态数。
通过计算系统的微观状态数，我们可以了解系统的宏观性质和行为。
熵的概念在实际应用中有许多重要的意义。
在工程热力学中，熵被用来分析能量转换的效率和热力学过程的可逆性。
在生物学中，熵被用来解释生命现象中的组织和动态平衡。
在经济学中，熵被用来分析资源分配和经济活动中的效率。
总之，熵是热力学中的重要概念，它在能量转化、信息论和统计力学中都有广泛的应用。
热力学的熵概念
热力学的熵概念热力学是研究物质和能量转化的科学，而熵（entropy）则是热力学中一个重要的概念。
熵可以用来描述系统的混乱程度或者无序程度，是热力学中衡量系统的状态变化的指标。
本文将从熵的定义、关键性质和应用等方面进行论述。
一、熵的定义熵最初是由克劳修斯（Clausius）在19世纪提出的，他将熵定义为对系统无序程度的度量。
熵的符号通常用S表示，单位是焦耳/开尔文（J/K）。
熵根据系统的状态变化进行计算，其变化可以通过以下的热力学公式得到：ΔS = ∫ (dQ/T)其中，ΔS表示熵的变化量，dQ表示系统在过程中吸收或者释放的热量，T表示系统的温度。
二、熵的特性熵具有以下几个关键性质：1. 熵是一个状态函数：熵只取决于系统的初始状态和最终状态，与系统的具体过程无关。
这意味着熵是一个在热力学中非常有用的性质。
2. 熵的增加原理：熵在自然界中总是趋向增加。
这是由于热能在能量转化中会产生熵的增加，而热能是无法完全转化为有用的功的。
3. 熵与无序程度的关系：熵可以看作系统的混乱程度或者无序程度的度量。
当系统趋向于更混乱的状态时，熵的值也会增加。
4. 熵与可逆性的关系：对于可逆过程，系统的熵不变。
这是因为可逆过程中吸收的热量和释放的热量可以完全相互抵消，从而不会改变系统的熵。
三、熵的应用熵在热力学中有着广泛的应用，包括以下几个方面：1. 熵的计算：通过计算熵的变化，可以了解系统在过程中的状态变化。
这对于工程领域中的能量转化和热力学分析非常重要。
2. 熵的热力学定律：基于熵的概念，热力学建立了很多重要的定律，如热力学第二定律和熵增加原理。
这些定律为能量转化和热力学过程提供了基本原理。
3. 熵的应用于信息论：熵在信息论中也有重要的应用。
在信息论中，熵被用来衡量信息的不确定性和无序程度，对于信息编码和传输有着重要的指导意义。
总结：熵是热力学中一个重要的概念，用来描述系统的混乱程度或者无序程度。
熵具有状态函数的特性，并且根据熵的增加原理，在自然界中总是趋向增加。
热力学中的熵及其应用
热力学中的熵及其应用熵是热力学中一个非常重要的概念，它的概念比较抽象，但是在实际应用中却有着非常广泛的运用和意义。
本文将会详细介绍熵的概念、熵增加定理和熵的应用。
一、熵的概念熵是热力学的一个基本概念，也是热力学第二定律的表征之一。
它是一个状态函数，表示一个热力学系统的无序程度或者混乱程度。
熵的单位是焦耳每开尔文（J/K），也可以用调和平均数表示。
二、熵增加定理熵增加定理是热力学第二定律的表述之一，表明在一个孤立系统中，熵是不断增加的。
这个定理的表述是“孤立系统的任何自然变化都使系统的熵增加或者保持不变”。
熵增加定理的物理意义在于，系统的混乱程度是不断增加的，这就意味着系统的有序程度是不断降低的。
例如，一个盛放煮沸水和冷水的热力学系统，当煮沸水和冷水混合时，系统的有序程度被降低，熵也随之增加。
三、熵的应用熵在热力学中有着非常广泛的应用，下面介绍一些熵的应用。
1. 熵在工程热力学中的应用工程热力学的研究领域很广泛，其中一个很重要的应用就是汽车发动机、电站以及冷却器等能源设备的设计和优化。
这些设备需要对流体进行加热或冷却，通过熵的计算可以对这些设备进行性能评价和优化。
2. 熵在生物化学中的应用生物化学是一个重要的学科，其中熵在生物化学反应中发挥了重要作用。
生命体系维持其组成物质的存在状态需要产生熵的负值，因此熵的变化在生命体系中十分重要。
例如，在生物合成和分解反应中，熵的变化决定了反应的方向和速率。
3. 熵在信息熵中的应用信息熵是指用来衡量一个信息系统不确定性的量。
通过计算信息系统的熵，可以对信息的质量和有效性进行评价。
信息熵在信息论、通信信号处理、计算机科学和人工智能等领域中有着广泛的应用。
综上所述，熵在热力学中是一个非常重要的概念。
通过熵的定义、熵增加定理和熵的应用，可以看出熵在实际应用中有着非常广泛的意义和价值。
在掌握了这个概念之后，可以更好地理解热力学中的其他概念和理论，同时可以应用到具体的领域中去，从而实现更好的效果。
热力学中的熵的定义与应用
热力学中的熵的定义与应用熵（Entropy）是热力学中的一个重要概念，是描述物质的无序程度的物理量。
熵的定义很多人都已经听说过，“熵是系统的无序程度”，但是对于它的具体含义以及应用却不太清楚。
本文将就熵的定义与应用进行深入探讨。
一、熵的定义熵最初是由德国物理学家克劳修斯（Rudolf Clausius）在1850年左右提出的，在他的研究中，他发现了许多热力学中的定律，并提出了熵的概念。
熵的定义比较复杂，但是可以简单概括为：系统的熵是系统的无序程度的度量。
其实，熵也可以理解为一种热力学状态函数，它可以描述系统各个微观状态的概率分布，即熵越大，系统的状态越不确定，无序程度越高；反之，熵越小，系统的状态越趋于有序，无序程度越低。
二、熵的应用1. 熵与热力学第二定律熵与热力学第二定律紧密相关。
热力学第二定律指出，任何一个孤立系统都不可能在不受外界影响下自发地从无序状态转化为有序状态，也就是说，系统总是朝着无序状态的方向演化。
而熵就是描述系统从有序状态向无序状态转化的过程中所增加的状态函数。
具体来说，考虑一个孤立的系统，它可以分为两部分：热源和热机，热机可以从热源中提取热能来产生功，但是会产生热量。
热力学第二定律描述了这样一个事实：在这个过程中，热量总是从高温体流向低温体，而不会反向流动。
这个流动的过程导致了热源和热机之间的温差不断减小，最终热机将无法继续产生功。
根据热力学第二定律，这个过程中熵不断增加，最终趋于最大值，也就是系统的无序程度达到了最高点。
2. 熵与信息论除了在热力学中的应用，熵也被广泛运用在信息论、通信等领域。
在信息论中，熵用于描述信息的不确定性。
一个随机事件发生的概率越低，给人的信息量就越大，它所包含的不确定性就越高，对应的熵也就越大。
在通信中，信息的传输速率受到信道的限制，信道的容量取决于其噪声特性、信号强度和带宽等因素，但是对于一个给定的信道，信息传输速率的上限就是信道的熵，这个上限被称为香农公式，它对于无线通信、数据压缩等领域都有着重要的意义。
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工程热力学论文题目：浅谈工程热力学里的熵姓名：杨枫学号：1122610312专业：建筑环境与设备工程导师：谭羽非学院：市政环境工程学院2013年12月24日浅谈工程热力学中的熵摘要:熵是工程热力学中重要的概念,它是对热力学第二定律的深化和补充,同时熵定律又是对基于热力学第二定律的熵的深化和扩展。
熵也可以作为节能的标准,熵的理论在环境中的应用很广泛, 对于保护环境维持生态平衡具有重要意义。
关键词:熵的概念热力学第二定律熵增原理正文：熵是物理学中一个非常重要的概念，最早由德国物理学家克劳修斯提出，后来玻尔兹曼又用统计的方法给出了熵的定义。
我国据此译成热温之商,为了反映与热有关,加上火字旁,创造了新汉字熵。
从1865 年提出熵到现今已经有150 多年的历史了，现在的熵已不局限于物理学中，在其它学科都有着广泛的应用，熵的概念有泛化的趋势。
另一方面，就物理学中的熵仍有诸多争论的问题，可以说，没有哪一个物理概念像熵一样难以理解，应用广泛，同时又伴随着诸多未解之迷从。
物理学角度来说,熵是物质分子紊乱程度的描述,紊乱程度越大,熵也越大;从能量及其利用角度来说,熵是不可逆耗散程度的量度,不可逆能量耗散越多,熵变化越大。
熵增加意味着有效作功能量的减少。
在工程热力学中,熵是热力学第二定律的一个重要概念及参数。
从热力学的角度,认为可以从以下几个方面来理解熵这个概念。
一．熵概念的提出熵的概念由卡诺循环引出的。
卡诺循环由两个可逆等温过程和两个可逆绝热过程组成。
工质在两个恒温热源间循环,没有耗散损失。
对微卡诺循环,以微元可逆热机为例,设有高温热源温度T1,低温热源温度T2,工质从高温热源吸热为DQ1,向低温热源放热为DQ2,由G=1-DQ2/DQ1=1-T2/T1得DQ2/ T2=DQ1/ T1由于DQ2与DQ1符号相反,代入符号,有DQ2/ T2+DQ1/ T1=0对任意可逆循环,都可分割成无限多个微元卡诺循环,则有RDQ/T=0 (1)式(1)即克劳修斯积分式。
式(1)表明任意工质经任意一个可逆循环后,微量DQ/T 沿整个循环的积分为零。
状态参数的充要条件为该参数的微分一定是全微分,且全微分的循环积分为零。
式(1)说明,DQ/T一定是某个参数的全微分。
克劳修斯将这一参数定名为熵,以符号S表示,于是dS=DQ/T (2)熵是状态参数,工质经一微元过程,熵的变化等于初、终态任意一个可逆过程中与热源交换的热量和热源温度的比值。
熵的变化只由初、终态参数确定,与中间所经历的途径无关。
式(1)和(2)前提条件是可逆的,既在没有任何耗散的条件下,工质的温度和热源的温度才处处相等。
二．熵与热力学第二定律实际工质的热力过程都是不可逆的,可逆过程只是将过程视为极端缓慢的情况下,工质内部及工质与周围环境能时刻处于平衡状态,这是一种理想化过程。
现在来分析不可逆过程热力学第二定律的数学判据。
对任意不可逆微元循环热机,热效率为Gt,IR=1-DQ2/DQ1在同样热源、冷源温度下,可逆热机效率为Gt,R=1-T2/T1由卡诺定理得1-DQ2/DQ1< 1-T2/T1DQ2/ T2>DQ1/ T1考虑DQ2与DQ1为代数值,则DQ2/ T2+DQ1/ T1< 0 (3)将(1)式和(3)式合在一起,则有RDQ/Tr[0 (4)(4)式即为著名的克劳修斯积分不等式,任何循环的克劳修斯积分永远不大于零。
其中温度为热源温度。
热量为工质从热源吸收或放出的热量。
当过程为可逆循环时,该积分为零,为不可逆循环时,该积分小于零。
由(4)式可以推得不可逆过程中熵的变化$S和RDQ/Tr的关系。
设有任意可逆过程1-a-2,有一不可逆过程2-b-1,组成一个不可逆循环,由克劳修斯积分式,有Q1a2DQ/Tr+Q2b1DQ/Tr< 0对于可逆过程1-a-2,有Q1a2DQ/Tr=S2-S1对于不可逆过程2-b-1,有Q2b1DQ/Tr<S1-S2由此得到S2-S1\Q12DQ/Tr (5)由(5)式可知,对可逆和不可逆循环来说,当DQ/Tr相同时,不可逆循环的熵变将大于可逆循环的熵变,增大的部分是由不可逆因素引起的,称为熵产,用$Sg表示。
DQ/Tr完全由系统与外界热交换引起的,称为熵流,用$Sf表示,则任意不可逆过程熵变化可表示为$S=$Sg+$Sf (6)式(6)称为封闭系统的熵方程。
$Sf为单纯由换热引起的,可以因工质吸热、放热或与外界无热交换,其值可大于零、小于零或等于零。
而$Sg却由于是不可逆因素引起的,其值只能恒大于零,即使对于可逆过程也只能等于零,永远不能小于零。
由式(6)可得孤立系统熵增原理。
对于孤立系统,与外界没有热交换,所以熵流为零,而熵产总是大于或等于零。
则,孤立系统有$Siso\0 (7)这就是孤立系统熵增原理,孤立系统的熵只能增加或不变,而不会减少。
不变的情况是一种理想情况,即可逆情况,实际上是很难达到的。
那么熵与作功的品质究竟有什么关系呢?在这里,我们要了解另外一个概念,即作功能力。
所谓系统的作功能力,指的是在给定环境条件下,系统可能作出的最大有用功,它意味着过程终了时,系统应与环境达到热力平衡,因而通常取环境温度T0作为作功能力的标准,作功能力损失的计算式为W=T0$Siso由此可见,热力学第二定律可表示为RDQ/Tr[0 (4)S2-S1\Q12DQ/Tr (5)$S=$Sg+$Sf (6)$Siso\0 (7)其中(4)式适用于循环过程,(5)和(6)式适用于任何封闭系统,(7)式适用于孤立系统。
根据孤立系统熵增原理,克劳修斯得到这样一个结论:孤立系统的有效能量会越来越少,则自然界中的能量会不断地贬值,一直到宇宙因失去运动的能量而停息,进入一种热死亡状态,这就是/热死说0或/热寂说0,显然,这种理论是不正确的,也就是热力学第二定律有着局限性,不适用于整个宇宙。
三．普诺高基(progogire)熵定律基于热力学第二定律所揭示的热传导不可逆性熵变原理只是描述了封闭系统的熵变规律,显然,它不可能解释开放系统的状态变化规律。
这一问题引起很多学者的关注,比利时著名科学家普诺高基在进一步研究热力学的基础上创造耗散结构理论时,指出任何系统的ds都是由交换熵des和内生熵dis组成,用公式表示就是ds=des+dis按交换熵des=0还是desX0,将系统分为开放和封闭两种类型;按内生熵dis=0还是dis>0,将系统分为平衡和不平衡两种状态,将两者组合起来,系统都可用下列四种形式表示1.静态结构:des=0,dis=02.稳定结构:desX0,dis=03.耗散结构:desX0,dis>04.封闭结构:des=0,dis>0上述四种系统的熵按1234的顺序不断增加。
从广义的熵的角度来说,无论自然系统,还是人工系统都从属于这四种系统的结构形式。
1是平衡型封闭系统,表现为静态。
4是非平衡型封闭系统,表现为混乱态。
1,4统称为封闭型。
2,3为开放系统。
2是平衡型开放系统,表现为稳定态,3为不平衡型开放系统,表现为耗散态。
普诺高基熵定律弥补了基于热力学第二定律的熵定律的不足,这种基于系统论的熵定律告诉我们,宇宙中既有正熵过程,也有负熵过程,因而可以调节总熵的大小,所以“热寂说”或“热死说”是没有根据的。
但我们也必须看到,由于人类自身对资源的无节制的使用,我们可以利用的资源在不断遭到破坏,环境污染日趋严重,生态平衡遭到破坏,我们地球上的每个人都应该意识到这个问题的严重性,努力地使整个社会健康有序地发展,这其实就是一个让熵降低的过程,也就是不断地用负熵来抵消熵增加的过程。
当然,这里的熵是指广义的熵,这也是熵的应用的新进展,即熵对于整个人类社会的发展的意义。
四．关于熵的计算的例题例 1 .先用电热器使20kg温度t0=20℃的水加热到t1=80℃,然后再用40kg 温度20℃的水混合。
求混合后的水温以及电加热和混合这两个过程引起的熵变化。
水的定压比热为 4.187KJ/(kg•K)。
通常的解法为：解设混合后的温度为t,则可写出下列能量方程：m1cp(t1-t)=m2cp(t-t0)即20×4.187(80-t)=40×4.187(t-20)从而解出t=40 ℃电加热过程中的熵的变化：混合过程中的熵变化：总的熵变化：由于熵是状态参数的特性，根据总共60kg 水由最初的20℃变为最后的40℃可以更简便地算出总的熵产。
解设混合后的温度为t,则可写出下列能量方程：从而解出t=40 ℃例2 .20kg 温度为50℃的水和30kg 温度为80℃的水相混合，然后在定压下加热到100℃。
求这一热力系统熵的变化。
通常的解法为：解:设混合后的温度为t,则可写出下列能量方程：m1c p(t1-t)=m2c p(t-t2)30×4.187（80-t）=20×4.187(t-50)t=68℃混合过程中的熵的变化=-4.346+4.539=0.193KJ/K加热过程中的熵的变化：总的熵变化利用熵为状态量且为广延量的特征，可以计算20kg 水从初态加热到100℃和30kg 水从初态加热到100℃各自熵变化的和，即是过程的熵变化。
解：可以看出，后一种算法给解题和运算带来了便利。
五．熵在环境中的应用从普里高津熵定律知道熵是可以改变的,可使之增加或减少。
把熵进行高度抽象,把现在的能源的不科学利用导致的能源浪费看成是生态系统的无序或混乱度的增大。
同时也可说是生态系统熵的增加( 熵表示了系统的混乱度) 。
我们从ds ＝des＋dis来看成整个生态系统的熵的变化的情况。
des表示与生态系统交换的熵流,可正可负。
dis表示生态系统内部的产生的熵, 永远为正。
由于能源不科学的利用,没有利用的能量转移到环境中,使des＞０。
使整个生态系统熵不断增加。
熵定律只说明了能量转化的方向性,但没有说明其速度性。
因此人类可以自己的意志来决定其速度。
在给定的环境条件下,定态熵可以通过熵的计算来对生态系统的稳定性进行评估。
由公式:ds/dt＝des/dt＋dis/dt①ds/dt＞０,则负熵流不足以抵消熵产生,生态系统将会崩溃;②ds/dt ＝0,则负熵流恰好抵消熵产生,态系统处于定态;③ds/dt＜０,则负熵流足够充分,生态系统有秩序发展;熵产生ds/dt 是与人类对能源的开发利用的层次有关。
建筑能耗占社会总能耗的三分之一,因此应该科学地利用能源,特别是在建筑节能方面将ds/dt 控制在一定范围内。
使转移到环境中的熵流减少,甚至可以使之为零或为负,这样才能使人与环境和谐发展。
六．结语熵”越来越被人们认识和重视，并不断地赋予其新的内涵。
正如爱因斯坦所说“熵理论对于整个科学来说是第一法则”。