講授物理化學(xué)中熱力學(xué)第二定律的探討-閱讀頁(yè)
2024-09-24 19:04本頁(yè)面
【正文】 態(tài) 若 dt SdPx ???????221 ?? 0 系統(tǒng)不穩(wěn)定 可以使系統(tǒng)失穩(wěn) ,并過渡到與原來完全不同的新穩(wěn)定態(tài) ,這種建立在不穩(wěn)定之上的新的有序的穩(wěn)定結(jié)構(gòu) — 耗散結(jié)構(gòu)。反之，若傳輸?shù)膬?nèi)容使他感到意外，他便得到了很多信息。若將事件看作是隨機(jī)變量，則事件出現(xiàn)概率越大，它的不確定程度就越??；反之就大。 現(xiàn)代信息論創(chuàng)始人 (申農(nóng) )從概率出發(fā)，通過論證指出：在一個(gè)體系中某事件 i 發(fā)生的幾率為 PI,則該體系中 i事件發(fā)生的信息量（ Ii） 為： Ii = logPi 信息量 Ii的單位取決于對(duì)數(shù)的底，若以“ 2”為底，單位為比特 (bit)。 當(dāng)體系中有 n個(gè)事件，它們發(fā)生的幾率分別為 P1,P2。上式是離散信源信息熵的表達(dá)式。即熵是概率分布的泛函。熵 H是信息源編碼的主要參考參數(shù)，是信源壓縮可望達(dá)到的極限目標(biāo) [5]。目前信息熵巳用于波普學(xué)，氣象學(xué)，新聞學(xué) ，經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究中，通過它已將熵概念用于超出自然科學(xué)的范圍。氣象熵就是測(cè)度氣象要素在體系中分布狀態(tài)的物理量。由于相對(duì)分布函數(shù)與概率密度分布函數(shù)是等價(jià)的 [6]，因此通過氣象要素的地理分布所決定的相對(duì)分布函數(shù)依上式積分可求得氣象要素場(chǎng)的熵值。有了熵的計(jì)算方法，就可以從每天的天氣圖上計(jì)算其熵值，天氣形勢(shì)每天都在變，熵變否？這一統(tǒng)計(jì)特征量無論在理論上和實(shí)際氣象預(yù)告上都具有十分重要的意義。dx 這里的 V泛指系統(tǒng)的總量 ,它表 示系統(tǒng)中的物質(zhì)有多大的比例是其變量恰好在 X177。在氣象學(xué)中如：有多少空氣在向東移動(dòng)？有多少空氣的溫度在 10177。 3．物理場(chǎng)熵 物理場(chǎng)熵是描述物理量在空間中分布狀態(tài)的豐富程度（或復(fù)雜程度）的量度 [7]。 例：有三塊稻田，每塊田內(nèi)由于灌水遲早不一，因而它們的溫度也不一樣，試問這稻田中水 溫的熵是多少？ 設(shè)想對(duì)稻田進(jìn)行一次隨機(jī)抽樣，每次抽得的溫度可以是 T T2或 T3，這些溫度就是隨機(jī)變量。 根據(jù) H（ T） =∑ PilogPi = ()log() – (1/)log(1/) – ()log() = 比 特 又例：用酒精燈在圓鐵片的中心處加熱，溫度場(chǎng)的熵是多少？ 由于鐵片上溫度的變化是連續(xù)的，則在計(jì)算出溫度的概率密度分布函數(shù)后代入（ 21）式方可計(jì)算出溫度場(chǎng)的熵。這里把“自發(fā)”兩字理解為外界無該物理系統(tǒng)可吸收的信息。即在平衡態(tài)物理場(chǎng)的熵減到極小值 —— 零。 物理量（可以是化學(xué)的，生物的，社會(huì)的）在一物質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)部的空間（或集合）上的不均勻分布可以用熵來度量，熵愈大說明物理場(chǎng)的狀態(tài)愈豐富，這種度量擴(kuò)大了熵概念的應(yīng)用領(lǐng)域，把熵概念應(yīng)用于各類物質(zhì)系統(tǒng)的研究，找出不同形態(tài)熵的總變化規(guī)律，將會(huì)促進(jìn)許多學(xué)科研究水平的提高。 自 1854 年 Clausius 提出“熵”概念以來，被廣泛應(yīng)用于物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、信息學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等許多領(lǐng)域。關(guān)于熵在信息學(xué)中的應(yīng)用文獻(xiàn) [8]作過介紹，為了便于教學(xué)及學(xué)生自
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