熵及其节能应用概述教案资料.ppt

《熵及其节能应用概述教案资料.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、熵及其节能应用概述熵的定义1：物理学上指热能除以温度所得的商，标志热量转化为功的程度。2:科学技术上用来描述、表征系统不确定程度的函数。亦被社会科学用以借喻人类社会某些状态的程度。3：传播学中表示一种情境的不确定性和无组织性。熵的应用熵在物理学中的应用克劳修斯和玻尔兹曼分别给熵下了定义。因此分别称为克劳修斯熵和玻尔兹曼熵。熵到底是怎样的一个物理量，如何理解？在克劳修斯的定义中熵表达为:可逆过程中系统与周围环境交换的热量与温度的比即热温比。在玻尔兹曼的定义中熵表达为：微观状态数的自然对数值与玻尔兹曼常数的乘积即S=KlogW其中K为玻尔兹曼常数W表示一切系统的态。两者实际上是一致

2、的，克劳修斯熵是宏观概念，着重表达熵的物理意义为能量的转变；玻尔兹曼熵是微观概念，着重表达熵的物理意义为一个体系的紊乱程度。在热力学中熵的讨论要严格区分在何种体系中。例如一个绝热体系的变化，只有向熵增加的方向变化的可能这就是熵的增加原理，深究其数学表达会得出熵的增加是由于概率统计法则的原因。任何一个系统存在着各种态的可能，每种态的数学概率是不同的，有大有小，因此整个系统的最终变化趋势是走向概率最大的那个态。在热力学中一个初始非热平衡的态的发展趋势是热平衡态在这个过程中熵增加了符合熵的增加原理。现在用概率来说明熵的数学含义，它是表示物质系统状态的一种量度或说明其可能出现的程度这个

3、物质系统状态可以是一切的自然现象。熵的数值表示一个系统的无序和有序程度。熵系统越是无序、越混乱不堪系统的熵值就越大。不可逆过程从微观本质上讲就是系统从有序趋于无序从概率较小的状态趋于概率较大的状态。熵在社会学中的理解熵在自然科学中的应用很广泛意义很大。同时也可以将熵引入到社会科学中。社会熵可以定义为社会负面消极的一个混乱程度。对于组成社会的基本单元的个体来说,人的利益与社会利益是相互依赖相互依存的。因此如果处理人际之间个体和工作之间整体与社会之间的问题是社会前进的动力、发展更为积极是一个严肃的社会课题。一个长期稳定的系统在没有外界干扰的情况下会逐渐变得不稳定而这种不稳定往往是不

4、受约束的不可逆的是具有极大破坏性的。因此为了保证系统的熵低要人为的参与进来利用积极地、合理地、有序的事件将可能发生的破坏性后果逐步消化掉避免不可控制的失控结果出现。熵在生物上的理解生命体也是相同的原理，生命体的有序性和低熵，是不断从外界吸取负熵，排除无序性即排除高熵来实现的.在生命发育和生长过程中，就是信息扩大的过程，熵是减少的，或者说是负熵增加的过程.与之相反的过程是生命不断耗散和有序性，组织性不断被破坏的过程，是信息不断消失的过程，它趋向于与自然界平衡，趋向于“热寂”和消亡.生命体就是这么一个斗争的过程，不断的发育和生长，自我复制，从外界吸取负熵，如食物，能量，水，氧等，同

5、时排除高熵物质，无序性的物质如粪便，汗水，二氧化碳等.两个相反的过程不断的斗争，就是不断吸取负熵，然后又不断的被消耗的过程，生命在两者的斗争过程中得以延续.信息熵信息熵是信息的扩散和消失，信息的熵越小，则所含的有序程度越高，如果信息的熵大，说明其有序性低，获取了信息则意味着有序程度增加，即是负熵，任何使得随机事件产生组织性，法则性，有序性的过程，其熵就是负值，相反的过程则是无序度增大，熵就增加，为正值.查尔斯认为信息的销毁是不可逆的过程，而产生信息则是从外界引入负熵的过程，把它应用到知识引用的领域，信息的熵小意味着它具有较高的有序性，组织性、法则性，传播范围更广，引用次数更多.

6、热力学中的玻尔兹曼熵定义为可能状态数的对数值，它是反映大量分子无序状态程度的一个物理量.热力学中，任何一个孤立的物理系统其熵只能增加，而不能减少.然而这里的信息熵则相反，它只能减少而不能增加，信息熵为负值.而且，热力学熵和负熵是互补的，信息的获得要通过增加热力学熵来补偿.熵与空调节能的关系由于一切实际过程都是不可逆的，因此由于过程不可逆所引起的熵产变化永远是大于零的；而熵流的变化则根据开放系统与外界的能量和质量交换情况可正、可负，也可为零。开放系统的熵变等于熵产于熵流之和，总的变化趋势有三种情况：如果两者共同作用使系统熵变等于零，系统处于稳定状态；如果使系统熵变大于零，系统发生

7、震荡与崩溃；如果系统的熵变小于零，系统从一种稳定结构向另一种稳定结构进化。热力学的基本理论是普遍适用的。小到一个能量传递与转换设备，大到整个地球都可以看作上述的开口系统进行分析。熵与空调节能的关系例如对于空调系统的供热工况的分析，我们通常都习惯说是靠消耗能量来维持一定室内温度，其实在稳定工况下，房间得到的热量等于传出的热量，房间是不消耗能量的，房间维持一定室内温度是依赖于消耗较高温度的低熵能量，排除低温度的高熵能量，即依靠引入负熵流与熵产抵消，维持室内系统熵不变的稳定状态。空调系统节能本质上