Question

“熵”的物理意义是什么？它是如何被定义的

Answer 1

熵
【拼音：shāng】熵的概念是由德国物理学家克劳修斯于1865年所提出。化学及热力学中所指的熵，是一种测量在动力学方面不能做功的能量总数。熵亦被用于计算一个系统中的失序现象。熵是一个描述系统状态的函数，但是经常用熵的参考值和变化量进行分析比较。
1．混乱度和微观状态数
决定反应方向主要有两个因素:[1]
(1).反应热效应。放热反应使体系的能量下降
(2).混乱度。一些吸热反应在一定温度下也可进行 特点是反应体系的混乱度变大。体系的微观状态数越多，体系的混乱度越大，微观状态数可以定量地表明体系的混乱度。
2．状态函数
熵：描述体系混乱度的状态函数叫做熵，用S表示。体系的状态一定，其微观状态数一定，如果用状态函数来表示混乱度的话，状态函数与与微观状态数Ω存在下列关系S=klnΩ,其中k=1.38×10－23J/K叫波尔兹曼常数。熵是一种具有加和性的状态函数，体系的熵值越大则微观状态数Ω的越大，即混乱度越小（孤立系统都是由非平衡到平衡状态转化的），因此可以认为化学反应趋向于熵值增加，即趋向于∆rS>0。过程的始终态一定，状态函数S的改变量∆S的值是一定的，过程中的热量变化是和途径有关的量，若以可逆方式完成这一过程时，热量用Qr表示，则∆S=Qr/T 。在373K,1.013×105Pa时HO(l) →HO(g)的相变热为44.0kJ/mol故此过程的摩尔熵变∆Sm=Qr/T= 44.0×103/373=118(J/mol·K)
3．热力学第三定律和标准熵
热力学第三定律：在0K时任何完整晶体中的原子或分子只有一种排列方式，即只有唯一的微观状态，其熵值为零。从熵值为零的状态出发，使体系变化到P=1.013×105Pa和某温度T，如果知道这一过程中的热力学数据，原则上可以求出过程的熵变值，它就是体系的绝对熵值。于是人们求得了各种物质在标准状态下的摩尔绝对熵值，简称标准熵，单位为kJ/mol。