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機械能守恒與熵增原理,機械能守恒條件

大家好,今天小編關(guān)注到一個比較有意思的話題,就是關(guān)于機械能守恒與熵增原理問題,于是小編就整理了5個相關(guān)介紹機械能守恒與熵增原理的解答,讓我們一起看看吧。

  1. 熵增原理哲學(xué)意義?
  2. 能量守恒與熵增定律矛盾嗎?
  3. 墑增定理與熵增定律的區(qū)別?
  4. 什么是熵增定律,熵是什么原因?
  5. 既然宇宙的規(guī)律是熵增,為什么塵埃還要聚集成星體,有規(guī)律的去運行?

熵增原理哲學(xué)意義?

熵增加原理一般指熱力學(xué)第二定律。

熱力學(xué)第二定律(second law of thermodynamics),熱力學(xué)基本定律之一,克勞修斯表述為:熱量不能自發(fā)地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體。開爾文表述為:不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響。熵增原理:不可逆熱力過程中熵的微增量總是大于零。在自然過程中,一個孤立系統(tǒng)的總混亂度(即“熵”)不會減小。

機械能守恒與熵增原理,機械能守恒條件
(圖片來源網(wǎng)絡(luò),侵刪)

能量守恒與熵增定律矛盾嗎?

熵增定律與能量守恒定律沒有矛盾

能量守恒定律一般表述為:能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其它物體,而能量的總量保持不變。

熵增理論:熵增過程是一個自發(fā)的由有序向無序發(fā)展的過程。 熱力學(xué)定義:熵增加,系統(tǒng)的總能量不變,但其中可用部分減少。統(tǒng)計學(xué)定義:熵衡量系統(tǒng)的無序性。熵越高的系統(tǒng)就越難精確描述其微觀狀態(tài)。

機械能守恒與熵增原理,機械能守恒條件
(圖片來源網(wǎng)絡(luò),侵刪)

墑增定理與熵增定律的區(qū)別?

熵增原理,指孤立熱力學(xué)系統(tǒng)的熵不減少,總是增大或者不變。用來給出一個孤立系統(tǒng)的演化方向。

說明一個孤立系統(tǒng)不可能朝低熵的狀態(tài)發(fā)展,即不會變得有序。

而熵增定律則是不等式 , 即在孤立系中 , 熵增總是大于或等于零 ( △ S ≥ 0) 。在這種等式與不等式的差別中,隱含著深刻的意義。

機械能守恒與熵增原理,機械能守恒條件
(圖片來源網(wǎng)絡(luò),侵刪)

從系統(tǒng)三象性的基點來看,問題是這樣的:任何系統(tǒng)狀態(tài) ( 點 ) 上物質(zhì)性、能量性、信息性不可分離地共存著,但物質(zhì) ( 質(zhì)量 ) 和能量是守恒的,而信息卻 ( 信息是負(fù)熵 ) 不守恒。

什么是熵增定律,熵是什么原因?

熵增定律是克勞修斯提出的熱力學(xué)定律,克勞修斯引入了熵的概念來描述這種不可逆過程,即熱量從高溫物體流向低溫物體是不可逆的,其物理表達(dá)式為:S =∫dQ/T或ds = dQ/T。

既然宇宙的規(guī)律是熵增,為什么塵埃還要聚集成星體,有規(guī)律的去運行?

物質(zhì)凝聚成恒星,繼而形成星系,再而形成大結(jié)構(gòu),小黑洞變成大黑洞,再變成超級黑洞,引力的作用是降熵,但是,當(dāng)整個宇宙都變成大黑洞呢?接下來大黑洞的終結(jié)會不會是另外一次大爆炸呢?如果是,這就是一次大增熵。那么宇宙就是在周而復(fù)始地在做增熵和降熵循環(huán)

熵增理論,是一個線性思維方法論項下得出的理論,也必然是一個狹隘幼稚的理論,宇宙運動,是一個內(nèi)部守恒的運動,也是一個自體與外部個體的守恒交互運動,根本就不存在真正的熵增或熵減。

所謂的熵增或熵減,不過是一個立于現(xiàn)象,結(jié)論于現(xiàn)象的認(rèn)知,不具有根本性和完整性,是一個幼稚狹隘的理論,不足以***信。

這實際上跟熵的重新分布趨勢有關(guān)系。能量是造成熵重新分布的根本原因。

上圖:“只有熵來得容易”……

熵的重新分布實際上是能量驅(qū)動了有序度向宇宙的某些局部區(qū)域聚集,但把無序度留給了其他的區(qū)域。這就像我們掃地,把地面上的塵土和碎屑聚集到了一塊,但把空虛和無序留給了更大的區(qū)域。這或許就是強迫癥患者通常會覺得生活很累很“耗能”的原因。

上圖:強迫低熵態(tài)O(∩_∩)O哈哈~

熵增在宏觀現(xiàn)象上的特征似乎是更均勻地分散,但根據(jù)熱力學(xué)第二定律(熵增定律),這是在封閉系統(tǒng)的前提下。如果是開放系統(tǒng),情況則有不同——例如有能量的干涉或者輸入。一個系統(tǒng)如果不是封閉的,或者說有能量輸入(掃地的動作),那么可能這個系統(tǒng)的某些局部的熵會降低(垃圾被堆到一起了),而另一些局域的熵會增加(大部分地面變得干凈了)。

上圖:封閉的系統(tǒng),熵隨時間不可能減少。


在宇宙中星系的形成也跟掃地的過程差不多,引力把有質(zhì)量的物體都聚集到了一起,這也提高了星系聚集區(qū)域的有序度或者說降低了局域熵,但這是以宇宙中更大區(qū)域的熵增為代價的,那些沒有星系和物質(zhì)的空間就是這種代價的體現(xiàn)。宇宙中充滿了缺少星系和物質(zhì)的巨大空洞,這非常類似水面泡沫的存在形式。[頭條·小宇堂—未經(jīng)授權(quán),嚴(yán)禁轉(zhuǎn)載]

熵增是熱力學(xué)第二定理,是玻爾茲曼對人類的卓越貢獻(xiàn)。當(dāng)時由于得不到認(rèn)可,他選擇了***。對于熵增的正確理解,必須明確2個要點:

1)熵增是統(tǒng)計學(xué)結(jié)果,個別熵減案例的出現(xiàn)并不矛盾

2)熵增是以”整個宇宙為封閉系統(tǒng)”而言的,但在宇宙的內(nèi)部子系統(tǒng)中,發(fā)生熵減的物理過程是正常的,因為伴隨著這個過程,其它子系統(tǒng)會增加熵。

恒星及星系的形成正是如此,宇宙最初經(jīng)歷了”暴漲”之后,由于量子漲落的存在而導(dǎo)致密度分布的微小不均勻,在引力的吸聚作用下逐漸形成了團狀的物質(zhì)結(jié)構(gòu),這正是星體形成最初過程。當(dāng)團狀結(jié)構(gòu)大到一定質(zhì)量之后而引發(fā)氫聚變從而產(chǎn)生了恒星,星系結(jié)構(gòu)也與此類似。這一切皆是萬有引力的結(jié)果,不違反任何物質(zhì)規(guī)律,與熵增并不矛盾!

熵增在近代科學(xué)史上的產(chǎn)生了兩大突出的貢獻(xiàn):

1)時間之箭:時間為何是單向的?目前所有的物理定律都具有時間反演對稱,這種矛盾也許只能用熵增來科學(xué)地解釋。但目前尚未有定論

2)黑洞居然具有熵,而且最有宇宙中同類結(jié)構(gòu)中的最高熵值。這是貝肯斯坦、霍金等一代巨匠們的驚人貢獻(xiàn)

熵增已成為了人類共識的熱力學(xué)第二定理,成為了宇宙運作的秘訣之一。玻爾茲曼可以安息了!

事實上這種看上去的“矛盾”在我們身邊也經(jīng)常出現(xiàn),就是整體與局部的關(guān)系,整體的方向可能與某個局部方向相反,但某個局部的方向相反并不影響整體的屬性!

比如說,人類科技整體肯定是向前發(fā)展的,但不排除某個國家地球在某個時間段的發(fā)展是倒退的,這種情況會經(jīng)常出現(xiàn)!

還有,我們都知道宇宙在超光速膨脹,但并不意味著宇宙的每個地方都在膨脹,比如說***系和仙女座星系反而在相互靠近,這是因為引力的作用,但這種相互靠近并不影響宇宙膨脹的大趨勢!

熵增原理也是一樣,宇宙這個封閉系統(tǒng)的熵值總體是不可避免地增大的,但宇宙的局部可以出現(xiàn)熵減得情況,不過在熵減的同時肯定會有更大的熵增出現(xiàn)!

舉個通俗的例子,你的家里幾天不打掃,肯定會變得很臟很亂,這就是熵增的體現(xiàn),萬物總是趨于混亂,但如果你把家里全部打掃一下,家里干凈了(可以理解也熵減),但打掃的過程你一定會釋放很多能量,結(jié)果就是制造更大的混亂,也就是熵增,只不過這種熵增你很難直接觀察到!

而宇宙星塵天體的形成也是一樣,在某個局部由于引力的作用會形成各種有序的天體(熵減),但從長遠(yuǎn)來看,萬物總是會趨于熵增,任何宇宙天體最終都會消失不見,徹底走向無序!

到此,以上就是小編對于機械能守恒與熵增原理的問題就介紹到這了,希望介紹關(guān)于機械能守恒與熵增原理的5點解答對大家有用。

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