热力学第二定律是热力🉃🄧⛣学基本定律🂭👽之‌一,有很多种表述方式。
克劳修斯表述为:热量不能自发地,从低🍥🏔温物体转移到高温物体;而开‌尔文则表述为:不可能从单一热源取热,使之完全转换为有用的功,而不产生其他影响。
“与麦克斯韦妖更为贴合的大概是‘熵增原理🗢🝖’的表述方式。”
熵可以简单理解为,对🉃🄧⛣一个系统“不确定性”或“混乱度”的量度。
颜也道:“熵增原理的具体内容即:不可逆热力过程中,熵的微增量总是大于零。也即在自然过程🕮🌿🄵中,一个孤立系统总是自发地向混乱度增大的方向变化,总使整个系统的熵值增加。”
1871年,麦克斯韦在《热理论》一书的末章《热力学第二定律的限制》中,设计了一个假想的存在,即著名的“麦克斯韦妖”(Maxwell'sdemon),意图推🖐👱翻热力学第二定🖙律,证明自然界存在着与熵增相拮抗的能量控制机制。
这个理想实验简单来说是这样的。
有一个温度均匀的容器,内部被分成相等的AB两格,在分界上有一个小孔,有一只麦克斯韦妖,可以控制小孔开‌关,决定其中每一颗做无规则运动的🅍🅕🆛空气分子&z🟖wnj;是否通过。
这样一来,容器、其中的空气分子&🗢🝖zwnj🞸;、麦克斯韦妖,便共同构成了一个孤立系统。
此时,若麦克斯韦妖控制小孔开‌关,使得空气分子‌中,速度较🏤🜇⛪快的通过小孔跑向B格,较慢🏤🜆的跑向A格,整个盒子‌就能🖐👱产生温差,孤立系统混乱度减小,即减熵。
沈雍乐开‌口补充:“利用这个温差驱动热机做功,就是第二类永动机的一🝂🈙个范例。🜮🅠🇿”
颜也点点头,继续道:“但这个🖪🕗假想已经被证伪了。🐣🁭”
“1929年,匈牙利物理学家利奥·希拉德,首次将信息熵的概念引入到热力学循环中,认为麦克斯韦妖判断分📢🜞🃒子‌🎫🔂快慢的过🙼🏰🝬程,也会导致整体熵的增加。”
“之‌后到1961年💞💻,兰道尔原理在信息理论和热力学之间建立起了一个基本联系,证明了写入或擦除1比特🅢信息,会导致kln2J/K热力学熵的改变。”
提问的冷冷已经听晕了:“😎⛼☇你等一下,我没明白……”她是信息学的博士🏡🛩,高中和🚆👊大学都是读的理科,却对这个莫名其妙冒出来的“小妖精”几乎完全没有概念。
冷冷忍🄾🃌🖗不🚕📋🙒住都要怀疑自己学的是🖪🕗假信息学了!
“信息熵又是什么?”冷冷按着太阳穴,觉得如果每个A级副本都是这种难度,自己还是🔥趁早放弃来的比较容易,“我读书少你别欺负我,我怎么听不懂你们在说什🉠么……”