熵的热力学解释
根据E. T. Jaynes（1957）的观点，热力学熵可以被视为香农信息理论的一个应用（这从玻尔兹曼公式和信息熵的定义相似性明显可以看出。）：热力学熵被定义为与要进一步确定系统的微观状态所需要的更多香农信息的量成比例。比如，系统温度的上升提高了系统的热力学熵，这增加了系统可能存在的微观状态的数量，也意味着需要更多的信息来描述对系统的完整状态。麦克斯韦在以他的名字命名的思想实验（“麦克斯韦妖”）中认为，如果存在一个小妖精知道每个分子的状态信息（热，或者冷），就能够降低系统的热力学熵。Landauer和他的同事则反驳说，让小妖精行使职责本身——即便只是了解和储存每个分子最初的香农信息——就会给系统带来热力学熵的增加。因此，总的来说，系统的熵的总量没有减少。这就解决了“麦克斯韦妖”引发的悖论。Landauer法则能够解释现代计算机在处理大量信息时，必须解决散热问题。......阅读全文
熵的热力学解释
根据E. T. Jaynes（1957）的观点，热力学熵可以被视为香农信息理论的一个应用（这从玻尔兹曼公式和信息熵的定义相似性明显可以看出。）：热力学熵被定义为与要进一步确定系统的微观状态所需要的更多香农信息的量成比例。比如，系统温度的上升提高了系统的热力学熵，这增加了系统可能存在的微观状态的数量，
熵的物理学解释
1877年左右，玻尔兹曼提出熵的统计物理学解释。他在一系列论文中证明了：系统的宏观物理性质，可以认为是所有可能微观状态的等概率统计平均值。例如，考虑一个容器内的理想气体。微观状态可以用每个气体原子的位置及动量予以表达。所有可能的微观状态必须满足以下条件：（i）所有粒子的位置皆在容器的体积范围内；（i
熵的信息论解释
1948年，香农将统计物理中熵的概念，引申到信道通信的过程中，从而开创了”信息论“这门学科。香农定义的“熵”又被称为“香农熵”或“信息熵”，即其中标记概率空间中所有可能的样本，表示该样本的出现几率，是和单位选取相关的任意常数。可以明显看出“信息熵”的定义和“热力学熵”（玻尔兹曼公式）的定义只相差某个
传统方法－vs－动态视界
宾州州立大学团队提出用“动态视界”取代“事件视界”来计算黑洞熵，为远离平衡态的黑洞建立更真实的热力学定律。对比传统方法，新方案谁更胜一筹？关键背景：1970年代初，霍金等人发现黑洞遵循类似热力学定律，但那套“黑洞力学定律”针对处于平衡态（不随时间变化）的黑洞；而真实黑洞不断形成、并合、蒸发。团队领导
熵的概念和基本定义
熵（拼音：shāng，希腊语：εντροπία (entropía)，英语：entropy）泛指某些物质系统状态的一种量度，某些物质系统状态可能出现的程度。亦被社会科学用以借喻人类社会某些状态的程度。 熵的概念是由德国物理学家克劳修斯于1865年提出。最初是用来描述“能量退化”的物质状态参数之一，在
熵驱动的原子级分散催化剂稳定性研究取得进展
催化剂烧结是多相催化过程中常见的失活机制之一。传统烧结理论主要基于表面能降低所带来的焓驱动力，认为金属纳米颗粒在高温下具有自发长大的热力学趋势，而高度分散的单原子和原子簇则难以长期稳定。然而，原位实验观察到金属纳米颗粒在特定反应条件和高温环境下发生再分散，这一现象难以用传统以焓为主导的烧结模型统一解
传统方法－vs－熵关联量子引力理论：谁更胜一筹？
一个量子引力新理论，试图把熵、暗能量与生命联系起来。 一项新的理论研究，为现代物理学最棘手的谜题之一提供了可能的思路：宇宙如何在始终遵循热力学第二定律的同时，产生星系、恒星、行星与生命？该研究由伦敦玛丽女王大学数学家吉内斯特拉·比安科尼（Ginestra Bianconi）教授领导，探讨名为“来自
熵变的影响因素
1)熵变(ΔS)与体系中反应前后物质的量的变化值有关:a.对有气体参加的反应:熵变(1张)主要看反应前后气体物质的量的变化值即Δn(g),Δn(g)正值越大,反应后熵增加越大;Δn(g)负值越大,反应后熵减越多；b.对没有气体参加的反应:主要看各物质总的物质的量的变化值即Δn(总)，Δn(总)正值越
酶的应用热力学
与其他催化剂一样，酶并不改变反应的平衡常数，而是通过降低反应的活化能来加快反应速率。通常情况下，反应在酶存在或不存在的两种条件下，其反应方向是相同的，只是前者的反应速度更快一些。但必须指出的是，在酶不存在的情况下，底物可以通过其他不受催化的“自由”反应生成不同的产物，原因是这些不同产物的形成速度更快
新的物理定律可以预测基因突变
根据朴茨茅斯大学的一项研究，利用一种新的物理定律，可以在基因突变发生之前预测它们。这篇论文发现，信息动力学第二定律的行为与热力学第二定律不同——这一发现可能对未来基因组研究、进化生物学、计算、大数据、物理学和宇宙学的发展产生巨大影响。主要作者Melvin Vopson博士说:“在物理学中，存在着支配
熵变的基本概念
对于化学反应而言，若反应物和产物都处于标准状态下，则反应过程的熵变，即为该反应的标准熵变。当反应进度为单位反应进度时，反应的标准熵变为该反应的标准摩尔熵变，以△rSm表示。
熵变的计算公式
一般地，对于反应：mA + nB =xC + yDDrSmq = 【x Sq,C + y Sq,D】– 【m Sq,A + n Sq,B】1 可逆过程熵变的计算根据克劳休斯数学表达式可知,如果两平衡态间的过程是可逆的,熵变可用求得(S1和S2分别表示系统在1态和2态的熵).可逆过程熵变可通过n摩尔理
美用碳纳米管制造出世界最小白炽灯
用于解释量子力学和经典物理学的差别 据近日英国《新科学家》杂志报道，美国科学家使用一个碳纳米管制造出了世界上最小的白炽灯，灯丝长1.4微米、宽13纳米。 美国加州大学的克瑞斯•里根团队，将一个钯和金电极分别黏附于碳纳米管的两端，碳纳米管则穿过一个硅芯片上的细小的洞，被置于真空中。
什么是熵增定律？
熵增定律是克劳修斯提出的热力学定律，克劳修斯引入了熵的概念来描述这种不可逆过程，即热量从高温物体流向低温物体是不可逆的，其物理表达式为:S =∫dQ/T或ds = dQ/T。
数值模拟与熵最大化简易法谁更胜一筹
传统方法：昂贵的超级计算机 通常，物理学家要模拟两个黑洞的合并，必须借助超级计算机。当两个黑洞相互绕转、螺旋内陷，通过发射引力波损失能量与角动量，最终猛烈相撞；合并后的残骸剧烈振荡，逐渐"铃宕"成一个仅由质量与自旋描述的克尔黑洞。而在地球上探测到引力波后，要反推残骸的质量与自旋，需要求解爱因斯坦广义
南开大学本科生在黑洞研究中取得重要进展
近日，南开大学物理科学学院2020级伯苓班本科生胡瀚文，在团队指导下，基于超越广义相对论的理论框架，提出了一个演化黑洞模型，首次将正规黑洞融入奇异黑洞的演化终态，以全新的视角解释了正规黑洞并研究了相关的量子效应，为解决正规黑洞热力学中熵-视界面积定律的疑难提供了可行性。 该项研究成果以“A r
本科生大智慧！南开大学学生提出演化黑洞模型
近日，南开大学物理科学学院2020级伯苓班本科生胡瀚文，在团队指导下，基于超越广义相对论的理论框架，提出了一个演化黑洞模型，首次将正规黑洞融入奇异黑洞的演化终态，以全新的视角解释了正规黑洞并研究了相关的量子效应，为解决正规黑洞热力学中熵-视界面积定律的疑难提供了可行性。 该项研究成果以“A r
物理学家对“时间旅行”说：NO！
据国外媒体报道，一组理论物理学家通过研究发现，时间的箭头可能无法折回，这意味着时间将一直向前，我们可能无法突破理论上的限制研制出时间机器。这个消息让物理学家们感到沮丧，因为我们在还没有发明时间机器前就得知我们的宇宙可能无法让时间的箭头向后。从传统意义上看，时间旅行回到过去就是让时间的箭头往相反方
精密测量院在广义热力学第二定律实验上取得进展
近日，中国科学院精密测量院冯芒研究团队携手郑州大学、中国科学院长春应用化学所、美国纽约州立大学石溪分校等国内外单位，在广义热力学第二定律的实验研究上取得新进展。该研究团队基于超冷离子量子精密测量平台，实验证实了满足广义热力学第二定律的新涨落定理，这一成果8月29日在知名物理学期刊《物理评论快报》上发
AI揭示电机内部不可见的磁混沌：迷宫畴如何浪费电能
随着电动汽车的快速普及，提高电动机能效成为科学界的迫切需求。其中一个主要挑战是铁损（磁滞损耗）——当电机内部磁场反复反转时，能量以热量的形式在电机铁芯中被浪费。东京理科大学的研究团队开发了一种基于物理的可解释AI框架，成功揭示了这一能量浪费背后的隐藏机制。研究聚焦于稀土铁石榴石（RIG）中的"迷宫畴
新研究确立非晶合金力学弛豫与平衡动力学之间的内禀性关联
图 (a) 杨氏模量和硬度随老化时间的演变；(b) 应力松弛时间τSR与老化温度1/Ta在Tf==554 K的演变规律；(c) 在玻璃和过冷液体区域老化过程中τSR的演变；(d) 不同老化时间和温度下参数 随老化时间的演变规律 在国家自然科学基金项目（批准号：51971178、52271153
研究证实真实的量子体系存在操控速度的极限
近日，中科院精密测量院研究团队与多个单位合作，利用超冷40Ca+离子所构造的量子模拟实验平台，设计并实验展现了可控的量子非平衡热力学过程，在单原子层面上首次高精度地验证了“远离平衡状态的量子体系的操控速度受制于体系的熵产生率“这一全新的量子热力学特性，研究成果发表在《物理评论快报》上。 该成果不
纳米“高熵铠甲”破解电厂“顽疾”
在中国西北的戈壁深处，新疆凭借其得天独厚的资源禀赋，成为煤炭资源接续区和战略性储备区。其中，准东煤田的储量达到3900亿吨，是中国最大的整装煤田。在火力发电领域，燃煤成本占发电总成本的70%~80%。准东煤因价格便宜、储量丰富，在西北地区使用尤为普遍。然而，这种高碱煤容易导致锅炉结焦、高温腐蚀、
色谱理论基于热力学的塔板理论
塔板理论是色谱学的基础理论，塔板理论将色谱柱看作一个分馏塔，待分离组分在分馏塔的塔板间移动，在每一个塔板内组分分子在固定相和流动相之间形成平衡，随着流动相的流动，组分分子不断从一个塔板移动到下一个塔板，并不断形成新的平衡。一个色谱柱的塔板数越多，则其分离效果就越好。根据塔板理论，待分离组分流出色谱柱
色谱理论基于热力学的塔板理论
塔板理论是色谱学的基础理论，塔板理论将色谱柱看作一个分馏塔，待分离组分在分馏塔的塔板间移动，在每一个塔板内组分分子在固定相和流动相之间形成平衡，随着流动相的流动，组分分子不断从一个塔板移动到下一个塔板，并不断形成新的平衡。一个色谱柱的塔板数越多，则其分离效果就越好。根据塔板理论，待分离组分流出色谱柱
什么是热力学中的标准状态
热力学中的标准状态一般指在101.325kPa（部分文献为100kPa）的压力(标准压力)下和某一指定温度下纯物质的物理状态(液态或某种形式的固态)，用右上角θ表示。亦称热力学标准状态, 简称标准态。它对具体物质状态有严格规定：1、气体物质的标准态除指物理状态为气态外，还指该气体的压力(或在混合气体
科研人员证实量子体系存在操控速度的极限
新华社武汉2月24日电（记者谭元斌）我国科研人员在单原子层面上证实了量子体系存在操控速度的极限。这一研究成果不仅涉及量子力学和热力学的基本问题，而且对于优化量子测量、量子态制备、量子信息读取乃至加快量子计算的速度等，都具有重要参考意义。记者24日从中国科学院精密测量科学与技术创新研究院获悉，其冯芒研
中科院力学所：波动熵力及其作用研究
波动熵力源于热扰动，在纳米尺度是极为重要的一种普适的长程力。特别是波动熵力在众多细胞进程中发挥了极为重要的作用。例如，通过影响细胞粘附，波动熵力能够充分地调控癌细胞的转移过程。因此，对波动熵力性质及其作用的研究构成了微/纳米尺度科学研究的重要基础。然而，波动熵力基本的作用规律及其性质尚未完全清楚
热力学标准状态的温度是怎样的
热力学标准状态：在100kPa（部分文献为101.325kPa）的压力（标准压力）下纯物质的物理状态,用右上角用符号“θ”表示,简称标准态.它对具体物质状态有严格规定：①气体物质：该气体的压力（或在混合气体中的分压）值为100kPa（部分文献为101.325kPa）,即标准压力pθ；②溶液：溶液中的
在科学解释中，为何不能抛弃目的因
人们对亚里士多德的“四因说”很熟悉，它是科学解释理论的源泉。随着科学的发展，亚氏学说中的诸多目的因解释被抛弃，现代科学采纳的是更简洁的动力因的形而上学基础。但是，目的因错在哪儿，它一点儿作用都没有了吗？而且在自然科学中，动力因果解释并不够。 应当如何更好地理解并理顺这些关系，中国科学院哲学研究