昨天老師講到熱力學的熵 熵增是趨於無序、混亂 可是宇宙大爆炸的時候由一千四百多萬開始擴散 到現在趨近於-270度（絕對零度-273度） 是趨於無序的最終結果 可是又有一解釋說熵減可以解釋成 把一杯水冰進冰箱 就是熵減 我就在思考
1.為什麼同樣都是溫度降低一個卻是熵增 另一個卻是熵減
你可能有興趣的文章...
全部留言
熵增和熵減都是熱力學中重要的概念，用來描述系統的無序程度。理解它們的關鍵在於不同系統的範圍以及能量交換的條件。讓我們來一步一步地分析這個問題： 步驟1：理解宇宙膨脹中的熵增 - 宇宙膨脹：隨著時間推移，宇宙擴張，物質和能量分布變得更加均勻，導致系統的無序度增加。這種無序增加的過程可以被視為熵增。這是因為在宏觀層面上，宇宙的總體可用能量分佈變得越來越隨機和均勻。 - 溫度降低：當宇宙膨脹，能量分散在更大體積中，溫度平均降低。然而，溫度的降低在此背景下是伴隨著速度極快的粒子之間的協調（排序）減少，而不僅僅是熱能損失。 步驟2：考慮冰箱中水的熵減 - 冰箱中的水：將水放入冰箱，水與冰箱之間的熱量交換導致水降溫並結冰。水分子變得更加有序（從液態移動自如變成固態固定排列）。在這個過程中，水系統本身的無序度降低，所以在封閉系統中水的熵減少。 - 系統整體熵變：然而，冰箱作為整體系統需要考量能量消耗和外部熱量交換。冰箱以電能來驅動保溫過程，把熱量排出到環境中，導致外部熵增加。換言之，冰箱系統將熵由內轉移到外，所以宏觀上即便水的熵減，整體熵增的趨勢依然符合熱力學第二定律。 結論 這兩個過程的關鍵在於系統的定義，及其如何與周圍環境交換能量和物質。宇宙膨脹是考量整體宇宙的宏觀系統，熵的增加表示全宇宙的能量逐漸趨於平衡狀態。而對於冰箱系統，水的熵減卻是通過消耗外界能量的結果，導致外界熵增。這些現象的本質區別在於系統與環境的能量交互如何影響局部與整體。
感覺有了AI後也不需要我們這類人來科普了，不過既然看到了那還是答一下吧。 熵增和熵減，是要定義統計範圍的，只有定義了系統邊界，這樣才能去討論後面的問題。 1.宇宙大爆炸後為什麼擴散冷卻會是熵增？ 因為溫度所代表的意義是物質處在的能量高度，我們習慣說「溫度越高的物質熵越高」是因為統計範圍是「同等質量」。 舉例來說，水加熱變成蒸氣的過程是熵增，但導致這個「增」的原因是等重的水蒸氣能夠佔據遠大於水的體積，因此有更多種排列組合的可能。 宇宙熵的系統邊界是「整個宇宙」，而宇宙的大小是在迅速變大的。 具體來說，我有一瓶珠子，珠子被限制在很小的瓶子裡，質量和能量非常集中；然後如果某天我把珠子從瓶子裡面倒出來，珠子在地板上分散開來，質量和能量非常分散──哪一種情況熵會更高呢？ 自然是後者。
2. 把一杯水冰進冰箱是熵減 因為這句話的統計範圍只有水本身。 如果我們擴大範圍，比如加上冰箱和周圍的環境。 為了使這杯水能夠在冰箱裏面降溫，冰箱需要花費電力將裡面的熱搬到外面，而且消耗的電力也會轉化為熱。 考慮水、電力和最後放出的熱，這整個過程仍舊是熵增。 這種「消耗能量來使一定範圍內的能量被移到外面」的過程，又叫做熱泵。
展開1則留言
