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🔯🄇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&a🈥🀛♄mp;zwnj;🅽是否通过。
这样一来,容器、其🍥🎨中的空气分子‌、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&zwnj🈳;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……”