§6.熵(entropy) 熵增原理(principle of entropy increment) 一.熵的引入 1.克劳修斯公式： 由卡诺定理2：
2.态函数熵S： 设可逆循环：见图
S的定义：设初态的熵为S0，末态的熵为S， 则有：
对无限小过程： Tds ≥ dQ 或 Tds ≥ PdV + dU 二.熵增原理 讨论过程进行方向 ∵Tds ≥ dQ ∴若 dQ = 0 →ds ≥0 1.原理 ：绝热过程中，系统的熵永不减少。 可逆：ΔS = 0， 不可逆：ΔS ＞0。 孤立系统：从S小→S大进行，平衡态：S = Smax 2.S的物理意义： 分子运动无序程度的量度。 平衡态：无序度最高。 S与热力学几率的关系：S = k lnw
三.熵变的计算 1.理想气体的熵变ΔS 1mol理想气体，从（T0 V0）→（T V），求ΔS。 解：可逆过程
原则：设一可逆过程，要求初态、终态与不可逆过程相同，计算此可逆过程的Δs即可。 例1.理想气体绝热向真空自由膨胀（扩散），体积由V1→V2，求：ΔS。 解：Q = 0， A = 0，∴ΔT = 0 设一可逆的等温膨胀过程， 初态（T、V1），末态（T、V2）
例2.热传导的ΔS。见图
四.负熵(entropy) 热寂说(theory of heat death) 1.负熵： 生命系统的熵变 单细胞→多细胞 ， 由无序→有序，即生命系统的热力学过程熵在减少。与熵增原理是否矛盾？ 生命系统为开放系统，其熵变为： d s = dis + des dis——系统内不可逆过程的熵变，称为熵产生(entropy instability)。des——系统与外界交换能量、质量引起的熵变，称为熵流(entropy flow)。 孤立系统： des = 0 ds = dis ＞0——熵增原理 开放系统： des ≠ 0 若 des ＜0 且ldesl＞ dis 则： ds ＜0 即由无序→有序 des ＜0 称为负熵。