等熵

等熵是一個體系從狀態1變化到狀態2的過程中,若其熵值不變,則稱此為等熵過程,所經歷的變化稱為等熵變化。

基本介紹

  • 中文名:等熵
  • 外文名:isoentropic

可逆的絕熱變化,體系的熵值不變,是等熵變化。
在工程上作為與真實絕熱過程比較用的標準工況。例如噴管可視作絕熱過程,而等熵過程將代表其最佳的工況。
等熵過程常用來分析透平和壓縮機的最大輸出功和最小輸入功。
發電廠設計中多採用這種方式求取某一系統的設計參數。
熵增定律僅適合於孤立體系,這是問題的關鍵。雖然從處理方法上講,假定自然界存在孤立過程是可以的。但是從本質上講,把某一事物從自然界中孤立出來,就使理論帶上了一定的主觀色彩。實際上,絕對的聯繫和相對的孤立的綜合,才是事物運動的本來面目。那么,當系統不再人為地被孤立的時候,它就不再是只有熵增,而是既有熵增,又有熵減了。如果說熵增是混亂度增加,而熵減是有序度增加的話,那么,真正的過程必然是混亂與有序的綜合過程。因而,系統就必然出現熵增和熵減諸種情況。
現在,一個中心問題出現了,在系統狀態 ( 點 ) 上的熵增和熵減過程中,是否存在一個不動點 , 使熵增和熵減達到平衡 ( △ S=0) 。
在孤立體系中,平衡狀態也是熵增為零。當進行研究的時候,一旦熵增 ( 減 ) 等於零,我們似乎就覺得比較滿意了。熵增 ( 減 ) 為零,熵為常數。常數還有什麼研究的必要呢 ? 放在公式中就行了。然而,問題並不簡單。信息熵等於常數,並不是其它量等於常數。物質、能量的出入使事物的質能變化不是一個常數。如果我們過去往往在物質、能量一定的前提下來討論熵增加的話,那么,我們是否忽視了一個問題,即在熵恆定的情況下來討論物質、能量的變化呢 ? 更進一步說,如果自然界存在這一類過程,即熵恆定的過程,再結合到質、能守恆,那么,我們就有了這樣一組十分滿意的公式:
m (t)=Cm
u (t)=Cu
s (t)=Cs
其中 t 是時間, m 、 u 、 s 是物質量、能量、信息 ( 負熵 ) , Cm 、 Cu 、 Cs 是常數。
由此,等式與不等式的分裂可以獲得解決。
在系統狀態 ( 點 ) 的變化過程中,要在每時每刻都保持信息 ( 負熵 ) 為恆量,是一個太強的條件。而許多過程可以表現為在某些時間位點上信息 ( 負熵 ) 為恆量。這時,系統出現熵振盪過程,當熵振盪的時段極短時,它趨近於等熵過程。
在自然界和人類社會中,等熵過程是很多的,僅舉幾個例子做一簡略討論。
關於質點運動。因為在低速情況下,任何物體的質量是不變的。因此,它只有一種狀態,故質點運動是一個質量等熵過程,這是何以能把任何一個物體視為一個質點的原因。在高速狀態下,物體有多種質量狀態,這時,質點運動就不一定是等熵過程。
關於信息變換與傳遞。信息變換與傳遞是一個典型的等熵 ( 不是指熱熵 ) 過程。申農說,資訊理論研究的課題是如何“精確地或近似地在一點重現另一點新選擇的符號”,這實際上就是試圖在等熵條件下來研究信息傳遞。
另外 , 結構相似性、過程相似性、結構與功能、事物的同規律、集合的映射、實物與圖形、記憶、語言與對象、生命常態、生物節律等,都包含著等熵過程。

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