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通俗讲解:熵

时间:2025-05-16     作者:邱新龙【转载】   来自:维基百科+腾讯元宝+个人理解

熵(Entropy)是衡量一个系统混乱程度或无序程度的物理量。它像一把混乱标尺,告诉我们事物在自然状态下会自发地变得更杂乱无章。

 

例如:

冰块融化:冰的分子排列有序(低熵),融化成水后分子乱动(高熵);

手机卡顿:手机用久了文件碎片化、缓存堆积,系统越来越混乱(熵增)。

 

核心公式:

热力学熵:S=klnΩ(微观状态越多,熵越大);

信息熵:信息越不确定(如抛硬币),熵值越高。

 

一、熵的目的是什么?

1.判断自然过程的方向:

根据熵增原理,孤立系统会自发向更混乱的方向演化。例如:

香水扩散:喷出的香水分子会扩散到整个房间,不会自动聚回瓶内;

房间变乱:不整理房间时,衣物、书本会自然变得杂乱(熵增)。

 

2.量化能量转化的效率:

能量转化时总伴随熵增(如燃油燃烧后,部分能量变成无法利用的热量)。

解释生命与文明的维持:生命通过吃食物(低熵)排出废物(高熵),暂时维持自身有序(局部熵减),但地球整体熵增。

 

二、通俗案例讲解

案例1:冰块融化

现象:0℃的冰块在室温下融化成水,温度不变但更混乱。

原理:融化时分子从有序晶格(低熵)变为自由流动(高熵),符合熵增原理。

 

案例2:手机越用越卡

现象:新手机运行流畅,长期使用后文件碎片化、缓存堆积。

原理:系统无序度(熵)随时间增加,需定期清理(输入能量对抗熵增)。

 

案例3:垃圾分类的反熵行为

现象:垃圾分类需要人力整理,让无序垃圾变有序。

原理:人为干预(输入能量)实现局部熵减,但制造分类工具、运输等过程导致地球整体熵增。


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