講授物理化學(xué)中熱力學(xué)第二定律的探討(參考版)
2024-09-08 19:04本頁面
【正文】 參考文獻 1.[英 ]P. W. 阿特金斯著，天津 大學(xué)物化教研室譯 .物理化學(xué) .高等教育出版社， 1990 ，高執(zhí)棣 .化學(xué)熱力學(xué) .高等教育出版社， 1998 .不可逆過程熱力學(xué)及現(xiàn)代反應(yīng)動力學(xué)導(dǎo)論 .高等教育出版社， 1982 丹 .信息理論與編碼 .中國科學(xué)技術(shù)出版社， 1992 .相對分布函數(shù)和氣象熵 . 氣象學(xué)報 . 1986， 44（ 2）： 214 .物理場的熵及其自發(fā)減小現(xiàn)象 .自然雜志 . 1986， 9（ 11）： 847 .現(xiàn)代熵理論與《物理化學(xué)》教學(xué) .大學(xué)化學(xué) .1994， 9（ 2）： 21 。讓學(xué)生了解熵理論的發(fā)展和應(yīng)用前景，對于拓寬學(xué)生的知識面，建立辨證唯物主義世界觀；培養(yǎng)善于思考，勇于創(chuàng)新的人才都是十分有益的。然而，物理場熵的研究 尚處于初始階段，自然界是否存在一個關(guān)于物質(zhì)狀態(tài)復(fù)雜程度變化的普適定律？如何將物理場熵推廣到多個學(xué)科領(lǐng)域？各種形態(tài)的熵之間有何聯(lián)系等許多問題尚待深入研究。這與熱力學(xué)第二定律達到平衡時熵呈現(xiàn)極大值是相反的。 6 例：前述的三塊稻田水溫不等 時，溫度熵為 比特，當(dāng)溫度達到同一個值（平衡）時，則隨機抽樣時出現(xiàn)某溫度的概率為 1，出現(xiàn)其他值的概率為零，依據(jù)（ 13）式算出熵為零。 我國學(xué)者張學(xué)文指出：非平衡態(tài)下的物理場存在著一個正的熵值 H，在自發(fā)過程中 H會自行減少，表達成公式為： △ H ≤ 0 H ≥ 0 （ 15） 當(dāng)系統(tǒng)達到平衡態(tài)時，△ H = 0 ， H = 0 。由于每一小塊稻田被抽中的概率是相等的，所以 T TT3被抽中的概率就與三塊田的面積成正比，三塊田的面積和為： + + = 畝。對于不同物理場的熵可由信息熵公式（ 13）（ 14）計算。 ℃之間？一個氣旋造成了大片降水，有多少面積上的降水比平均雨量多 8倍？?凡此都可以在知道了對應(yīng)的相對分布函數(shù)以后而求得。 之間 (例 :麥克斯威爾的氣體分子速率分布式 )。也可以利用熵自動達最大的原理推出某些氣象規(guī)律，如：據(jù)此推導(dǎo)出雨深 X在雨區(qū)面積上的相對分布函數(shù)為： f(x) = (1/x) exp(x/x) 式中的 X為雨區(qū)的平均雨深 .所謂相對分布函數(shù)其定義為 : f(x) = （ dV/V） 一個氣象要素場決定了 一個相對分布函數(shù)，由它求出的熵表示了該氣象要素在分布上的不均一性（即混亂程度）。根據(jù)連續(xù)信源 X 的熵定義： 5 H(X) = ∫ ∞ P(X)logP(X)dx 其中 P（ X） 是連續(xù)型隨機變量 X的概率密度分布函數(shù)。 在氣象學(xué)中，把地球大氣看成一個體系，而氣象要素（氣溫，氣壓，風(fēng)速，降水）在空間上的分布也就是大氣的總體狀態(tài)。由熵的計算可以確定最佳的編碼方案（碼長最短的方案），以及在什么條件下編碼，碼字才能充分反映信源的信息。 信息熵的意義不僅作為不確定程度或信息量大小的度量，而在于它的應(yīng)用。對于 連續(xù)信源 X其熵的定義式為：
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