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放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2006-09-20

1864年,克勞修斯提出了熵(S)的概念,但它非常抽象,既看不見也摸不著,很難直接感覺到熵的物理意義。不少科學家為此而進行研究,1872年玻爾茲曼首先對熵給予微觀的解釋,他認為:在大量微粒(分子、原子、離子等)所構成的體系中,熵就代表了這些微粒之間無規(guī)排列的程度,或者說熵代表了體系的混亂度?梢婌厥怯脕砻枋鲶w系狀態(tài)的,因此它是狀態(tài)函數,同時熵也與體系所含物質的量有關。影響熵值的因素如下:

①同一物質:S(高溫)S(低溫)S(低壓)S(高壓);S(g)S(l)S(s);

②相同條件下的不同物質:分子結構越復雜,熵值越大;

S(混合物)MS(純凈物);

④對于化學反應,由固態(tài)物質變成液態(tài)物質或由液態(tài)物質變成氣態(tài)物質(或氣體物質的量增加的反應),熵值增加。

研究發(fā)現,一個孤立體系自發(fā)過程總是朝著熵增加的方向進行,當熵增加到最大時,體系達到平衡。這叫做熵增加原理。根據這一原理,我們得到了對于孤立體系的熵判據:

ΔS0 自發(fā)

ΔS=0 平衡

ΔS0 非自發(fā)

利用熵判據能夠對孤立體系中發(fā)生的過程的方向和限度進行判別。如:把氮氣和氧氣于一個容器內進行混合,體系的混亂程度增大,熵值增加(即ΔS0),是一個自發(fā)進行的過程;相反,欲使該氣體混合物再分離為N2O2,則混亂度要降低,熵值減小(ΔS0),在孤立體系中是不可能的。當然,若環(huán)境對體系做功,如利用加壓降溫液化分離的方法可把此混合氣體再分離為O2N2,但此時體系與環(huán)境之間發(fā)生了能量交換,故已不是孤立體系了。

 
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