第8章 热的本质是什么？.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,8,章热的本质是什么？,8.1,从蒸汽机的发明到,能量转化和守恒定律的建立,8.2,温度与分子运动,8.3,理想气体的内能及热力学第一定律,8.4,提高热机效率的途径,8.5,熵与热力学第二定律,8.6,熵的统计意义及熵概念的推广应用,第,8,章热的本质是什么？,由于自然的冷暖给人体的感觉和春夏秋冬四季的交替变化，人类很早就关注热现象，企图揭示热的本质和根源以及热运动的规律。,一切与温度有关的物理性质的变化统称为热现象。,构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无规运动称为热运动。,经过大量的科学实验，总结出以能量守恒定律和熵增加原理为核心的热力学理论。,8.1,从蒸汽机的发明到能量转化和守恒定律的建立,一热动力机械研制的艰难历程,二能量转化和守恒定律的建立,火的利用和控制，是人类第一次支配了自然力，使人类文明大大前进了一步，同时，它也是对热现象认识的开端。,大约,180,万年前人类已经开始使用火，早在西周初期，我们的祖先就已掌握降温术和高温术。,温度计还没有发明以前，古人在冶炼金属的实践中，创造了通过观察火候和火色来判别温度高低的方法。,关于热动力的认识和利用，早在唐代就开始了。,宋代制成了用火药喷射推进的火箭。,它是近代火箭的始祖，被世界所公认。,8.1,从蒸汽机的发明到能量转化和守恒定律的建立,一热动力机械研制的艰难历程,约公元,62,年前后古希腊亚力山大里亚的,希罗发明了一种汽转球。,它是由一个空心的球和一个装有水的,密闭锅子以两个空心管子连接在一起，,在锅底加热使水沸腾变成水蒸气后由,管子进入到球中，最后水蒸气会由球,体的两旁喷出并使得球体转动。,他开创了热动力应用的先河。,1712,年，英国工程师托马斯,纽科门,发明了大气压活塞式蒸汽机。,这台机器具有汽缸与活塞,在工作时,先把蒸汽导入汽缸,这时汽缸停止供,汽而汽缸内进水,蒸汽便遇冷凝结为,水使汽缸内气压迅速降低，就可以使,水吸上来。之后再把蒸汽导入汽缸，,进行下一个循环。,它热效率低，燃料消耗量大。,一热动力机械研制的艰难历程,一热动力机械研制的艰难历程,1763,年，詹姆斯,瓦特分析了,纽科门蒸汽机的缺陷，决意制造,一台更好的蒸汽机。,在,1769,年制成了有分离冷凝器的,单动式蒸汽机。,这种蒸汽机比纽克曼的蒸汽机可,节省,75,的燃料。,以后又经过多次改进使其更实用。,一热动力机械研制的艰难历程,1807,年，美国人富尔把瓦特的蒸汽机装在轮船上，从此，航运中的帆船时代结束了。,1814,年，英国人史蒂芬把瓦特的蒸汽机装在火车上，陆路运输的新时代开始了。,19,世纪三、四十年代，蒸汽机在欧洲和北美被广泛采用，开启了“蒸汽机时代”。,蒸汽机的研制推动热力学理论和热工程技术的不断发展。,二能量转化和守恒定律的建立,1801,年戴维发现了电流的化学效应；,1820,年奥斯特发现了电流的磁效应；,1821,年塞贝克发现了温差电现象；,1831,年法拉第发现了电磁感应现象；,1843,年焦耳发现了电流的热效应。,到,19,世纪,40,年代，已到了把整个链条的各个分立的环节连成一体来建立能量守恒定律的时候了。,在这种情况下，不同国家的十几位科学家以不同的方式，各自独立地提出了能量守恒定律。,其中以迈尔、焦耳、亥姆霍兹的工作最有成效。,二能量转化和守恒定律的建立,1840,年迈尔发现身处热带的人比,身处温带的人静脉的血更鲜亮。,促使他思考身体内食物转化为热量,以及身体能够做功这个事实。,从而得出结论，热和功是能够相互,转化的。,1842,年，迈尔用一匹马拉机械装置去搅拌锅中的纸浆，,比较了马所做的功与纸浆的升温，给出了热功当量的数值。,1842,年,3,月，迈尔发表,关于无机界的力的看法,第一次提出热功当量的概念。,二能量转化和守恒定律的建立,为了弄清热与功的关系，焦耳从,1840,年起做了近,40,年的实验。,用绝热性能良好的材料将容器包好，,重物下落带动叶片搅拌容器里的水，,引起水温升高。,实验表明热和功是能量传递与转换,的两种不同形式，并可以一定的当,量关系相互转换。,二能量转化和守恒定律的建立,1847,年,7,月,23,日年轻的德国物理学者,亥姆霍兹向物理学协会作了题为,论,力的守恒,的报告。结论与焦耳的实,验完全一致。,然而，没有严格区别“力”和“能量”。,1853,年，汤姆孙把系统的能量定义为：,当它从给定状态无论以什么方式过渡到,任意一个固定的零态时，系统外所产生,的用机械功单位来量度的各种作用之和。,二能量转化和守恒定律的建立,能量转化和守恒定律,一般表述为：,能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。,能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。,从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体。小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量转化和守恒定律。,8.2,温度与分子运动,一气体温度与压强和体积的关系,二温度的物理意义,一气体温度与压强和体积的关系,1808,年，法国化学家盖,吕萨克发现：,参加同一反应的各种气体，在同温,同压下，其体积成简单的整数比。,这称为,盖,吕萨克定律,。,1811,年，意大利科学家阿伏伽德罗提出：,在相同的温度和压强下，相等体积的,任何气体所含分子数,(,或物质的量,),相等。,这就是著名的,阿伏伽德罗定律,。,一气体温度与压强和体积的关系,美国实验物理学家密立根通过油滴实验方法,测定,1,摩尔（,mol,）任何物质内所含分子的个数,叫做,阿伏伽德罗常量,。,在标准状态下，单位体积气体的分子数与气体,性质无关，是一个常量,称为,洛喜米脱常量,。,它们是宏观量与微观量相联系的桥梁。,一气体温度与压强和体积的关系,1,摩尔任何物质的质量,M,叫做该物质的,摩尔质量,。,摩尔质量等于组成该物质的一个分子的质量,m,乘以阿伏伽德罗常量,N,A,，即,M=m N,A,由阿伏伽德罗定律可知，,在相同的温度与压强下，,1,摩尔任何气体所占的体积相等，称为,摩尔体积,。,在标准状态下，理想气体的摩尔体积已由实验测得：,一气体温度与压强和体积的关系,标准状态,:,在纬度为,45,的海平面处，环境温度为,0,气体大气压为,在气体质量一定的条件下，根据阿伏伽德罗定律可以得出气体温度与压强和体积的关系为,引入摩尔气体常量,可以表示为,叫做,1,个大气压,气体质量,摩尔,质量,摩尔数,一气体温度与压强和体积的关系,理想气体的物态方程,气体分子数密度,玻耳兹曼常量,一气体温度与压强和体积的关系,例,8-1,实际测得气体温度为,27,。问：,（,1,）气体压强为,1.01310,5,Pa,时，在,1m,3,中有多少个分子；,（,2,）在压强为,1.3310,5,Pa,的高真空条件下，在,1m,3,中有多少个分子？,解,:,(1,),(2),可以看出，两者相差,10,10,倍。,二温度的物理意义,一定量的气体，在不受外界的影响下，经过一定的时间，系统能够达到宏观性质不随时间变化的状态，称为,平衡态,。,A,、,B,、,C,三个处于任意确定的平衡态的系统,而系统,A,和系统,B,是互相绝热的。,将系统,C,同时与,A,和,B,相互热接触，经过足够长的时间后,A,和,B,都将与,C,达到热平衡。这时使,A,和,B,不再绝热而直接热接触。,实验证明，,A,和,B,的状态都,不发生变化，即,A,和,B,也是处,于热平衡的。,二温度的物理意义,实验事实说明,:,如果两个热力学系统各自与第三个热力学系统处于热平衡，则它们彼此也必处于热平衡。,这一实验结论叫做热平衡的传递性，或叫做,热平衡定律,。,也叫热力学第零定律。,这个定律告诉我们，互为热平衡态的所有热力学系统具有一个数值相等的态函数，这个态函数就是,温度,。,温度也可以说是描述物体冷热程度的物理量。,热的物体温度高，冷的物体温度低。,若将两个冷热不同的物体相互接触，它们之间必然要产生热交换，最后达到热平衡，具有相同的温度。这为测量温度提供了依据。,热平衡定律不仅给出了温度的概念，而且指出了,判别温度是否相同的方法，为温度计的设计提供了理论依据,。,温度计,二温度的物理意义,二温度的物理意义,从宏观上看，热平衡的标志是各处温度相等。,从微观上看，温度是反映分子热运动剧烈程度的物理量，是分子平均平动动能的量度。,在同一温度下，各种气体分子平均平动动能均相等。分子平均平动动能与温度的关系是,式中,m,为一个分子的质量。,分子的速度平方的统计平均值,二温度的物理意义,物体的宏观运动是其中所有分子的一种有规则运动的整体表现，而分子热运动指的是分子的无规则运动，它和物体的整体运动无关。,热力学平衡态是热力学性质相对稳定的状态，在没有外界影响的情况下，系统的宏观性质在长时间内不发生任何变化。这里说的不受外界影响，指的是与外界没有功和热的交换。,平衡态下系统的宏观性质不变，但是系统内大量的分子始终在做着无规则的热运动，只是这些分子运动的平均效果,(,统计平均,),不变。,二温度的物理意义,平衡态是一种热动平衡。即使在平衡态下，系统宏观物理量的数值也会发生偏离统计平均值的变化,涨落，这种涨落在适当的条件下可以观察到，这是统计平均的必然结果。,例如，向两杯清水中各滴入一小滴墨汁，我们将会发现这两杯中墨汁稀释后的图形是不一样的，这是由于墨汁中的碳粒分子在水中的无规则运动造成的。而且温度越高，两杯的图形差别越大。说明微粒分子的无规运动越剧烈。这种随机涨落现象，反映了周围流体内部分子运动的无规则性。,一般情况下涨落很小，热力学中不考虑这种变化，而认为平衡态下，系统的宏观性质不变。,二温度的物理意义,例,8,2,分别计算在温度为,1000,、,0,和,150,时氮气分子的平均平动动能和方均根速率。,解：,（,1,）温度为,1000,时,二温度的物理意义,（,2,）同理，在温度,t,0,时，,（,3,）在温度,t,150,时，,8.3,理想气体的内能及热力学第一定律,一能量均分定理,二理想气体的内能,三准静态过程中的功,四热力学第一定律,五等体过程及内能变化,六绝热过程,一能量均分定理,1,自由度,决定一个物体的位置所需要的独立坐标数称为自由度。,（,1,）自由运动的质点有,3,个自由度（,X,、,Y,、,Z,）称为平动自由度。,单个分子的平动自由度等于,3,；,（,2,）自由运动的刚体质心也有,3,个平动自由度，但是由于转轴的方位角,、,、,满足,因此三个方位角只有二个是独立变化的，转动自由度等于,2,，总自由度为,6,；,一能量均分定理,（,3,）分子的自由度：,（,a,）单原子分子只有,3,个平动自由度；,（,b,）刚性双原子分子，有,3,个平动自由度、,2,个转动自由度，共,5,个自由度；,（,c,）非刚性双原子分子，组成分子的二个原子之间有微振动，因此除,3,个平动自由度和,2,个转动自由度之外还有,1,个振动自由度，共,6,个自由度。,一般情况下，,n,个原子组成的分子，最多有,3n,个自由度。,当运动受限制时，自由度减少。,一能量均分定理,2,能量按自由度均分原理,实验发现，气体处于平衡态时，分子任何一个自由度的平均能量都等于,这称为能量按自由度均分定理。,这个定理既适用于气体，也适用于液体和固体。,由于分子只有三个平动自由度,X,、,Y,、,Z,，因此平均平动能,一能量均分定理,如果气体分子总自由度为,i,，则每个分子的平均总动能为,该式表明：每个自由度上的平均动能相等，每个分子平均总动能相等，每摩尔分子平均总动能为,二理想气体的内能,气体分子热运动能和分子间势能之和称为气体的内能。,理想气体中分子之间相互作用可以忽略，分子间势能可以视为零，因而理想气体的内能就是指气体分子热运动能。,1,个分子的平均能量可写为,平动自由度,转动自由度,振动自由度,二理想气体的内能,由第,6,章知，振动在一个周期内的平均动能等于平均势能，所以每个振动自由度除平均动能外，还有平均势能。,1,摩尔分子的平均能量应为,理想气体内能等于,摩尔分子的平均能量,1,摩尔理想气体的内能仅与自由度和温度有关。,二理想气体的内能,例,8,3,当温度为,0,时，分别求氦、氢、氧、氨、氯和二氧化碳各种气体,1,摩尔的内能。温度升高,1,开时，内能各增加多少？（双原子以上分子均视为刚性分子）,解：,对单原子气体的分子按,3,个平动自由度计算分子的平均动能，对双原子按,5,个自由度，对三原子以上气体按,6,个自由度计算分子平均动能。,1,摩尔理想气体的内能为,二理想气体的内能,可算出,0,，即,273,开时，,1,摩尔理想气体的内能分别为,单原子气体（氦气）：,双原子气体（氢气、氧气、氯气）：,三原子以上（氨气、二氧化碳）气体：,二理想气体的内能,当温度从,T,增加到,T+T,时，,1,摩尔理想气体的内能增加,所以温度每升高,1,开时，,1,摩尔理想气体的内能增加,称为定体摩尔热容量。于是,单原子气体：,二理想气体的内能,双原子气体：,三原子气体以上气体：,三准静态过程中的功,遵从热运动规律的一个物体（气体、液体、固体）或一组物体称为热力学系统。,热力学系统的状态随时间的变化过程称为热力学过程。,如果一个热力学过程所经历的每一状态都可以看作是平衡态，则称这种过程为,准静态过程,。,准静态过程是热力学中一种理想化的状态变化过程。,实际上，在任意两个平衡态之间的变化过程中的状态都是非平衡态，但是如果过程进行得足够慢，就可以将此过程近似地看作准静态过程。,三准静态过程中的功,例：带有活塞的圆筒中的气体处于,平衡态。,如果在活塞上边缓慢地一粒一粒加,砂子，活塞缓慢下降，使气体体积,压缩,V0,，这样在体积缓慢变化,的过程中，气体便有足够的时间来,恢复平衡，这个过程就可以看作准,静态过程。,平衡态下系统具有确定的状态参量（,P,，,V,，,T,），,而准静态过程中的每一状态都是平衡态，,所以准静态的变化过程可在,P-V,图中用曲线表示出来。,在准静态过程中，热力学系统,可以通过机械的或电磁的相互,作用与外界交换能量。,如果外界对系统做功，,则系统的内能增加；,如果系统对外界做功，,则系统的内能减少。,三准静态过程中的功,三准静态过程中的功,气体组成的系统在发生体积变化时外界对它所做的功,如果忽略摩擦力，由于是准静态过程，所以外界压强必然等于系统内的压强。,这样外界对系统所做的功就可以,用系统自身的内参量,P,和,V,来表示。,例如，一个带有活塞的圆筒中盛有,气体，在准静态过程中活塞移动微小位移，,外界对系统所做的功为,式中,P,为外界压强，等于系统内部压强；,S,为活塞面积。,在外力作用下气体压缩，,圆筒中气体体积的变化,外界对系统所做的功为,式中的负号表示,W,与,V,符号相反。,当系统被压缩时，,V,0,；,当系统膨胀时,V,0,，外界做负功，,W”,、“,=”,分别对应于热力学系统的不可逆过程和可逆过程。,对于绝热过程，系统与外界没有热交换，有,表明：孤立系统中的可逆过程其熵不变；不可逆过程其熵要增加。这个结论称为熵增加原理。,熵增加原理也可以表述为：,孤立系统中的熵永不减少,。,二 熵增加原理,熵增加原理给出自发过程进行方向的判椐。,指出,一切自发过程总是向着熵增加的方向进行,。,在热力学系统中，功可以完全转化为热，但是热不能完全转化为功；,高温物体可以向低温物体自发地传热，然而低温物体不能自发地向高温物体传热；,系统的体积可以自发地膨胀，不能自发地收缩，只有在外力作用下才能使体积压缩。,这个原理深刻地揭示了热力学第二定律的实质，它将热力学第二定律的两种表述统一成一个熵增加原理。,8.6,熵的统计意义及熵概念的推广应用,一 统计熵,二 生物熵,三 信息熵,四熵概念的泛化,一 统计熵,熵的概念提出后，引出了一系列新的问题。,诸如，熵的本质是什么,?,微观上如何定义,?,1887,年，玻尔兹曼在概率论的基础上，用统计方法将熵,S,与系统的微观状态数目,W,联系起来，建立了著名的,玻尔兹曼关系,式中,k,为玻尔兹曼常量。,这样定义的熵称玻尔兹曼熵，也称统计熵。,它将熵规定为：,熵是微观粒子热运动混乱程度的量度,。,一 统计熵,或者说,熵是无序的量度,。,它揭示了熵的微观统计意义，与克劳修斯熵可作为孤立系统趋于平衡态的程度是一致的。,以密闭盒子为例，如果只有一个红色粒子，它可以处于盒子的左端，也可以处于盒子的右端，总状态数,W=2,。,这两种状态都可能存在，各有一半的可能性。,就是说这两种状态是等概率的，每种状态的概率都是,一 统计熵,如果盒子中有一红一蓝两个可分辨的粒子。,两个粒子可以同处于盒子的左端；,也可以同处于盒子的右端；,还可以一个红色粒子处于,盒子的左端，另一个蓝色粒,子处于盒子的右端；,或一个红色粒子处于盒子,的右端，另一个蓝色粒子处于盒子的左端。,可能的状态数,W=4,，每种状态的概率都是,一 统计熵,如果盒子中有,4,个可分辨的粒子，可能有如下分布情况：,（,1,）,4,个粒子全部集中于盒子的左端，,这种分布只有,1,种，可能的状态数,n,1,=1,；,（,2,）,3,个粒子位于盒子的左端，,1,个,粒子处于盒子的右端，由于粒子可分辨，,4,种颜色的粒子中每一个都有可能单独处,于盒子的右端，因此这种粒子分布的情,况具有可能的状态数,n,2,=4,；,一 统计熵,（,3,）每两个粒子组成一组，每组各处于盒子的左右端，不难看出这种粒子分布的情况具有,可能的状态数,n,3,=6,；,（,4,）,3,个粒子位于盒子的右端，,1,个,粒子处于盒子的左端，与分布（,2,）一样,具有可能的状态数,n,4,=4,；,（,5,）,4,个粒子全部集中于盒子的右端，,与分布（,1,）一样可能的状态数,n,5,=1,。,总的可能状态数,左,1,，右,3,微观状态数,4,左,0,，右,4,微观状态数,1,左,2,，右,2,微观状态数,6,左,4,，右,0,微观状态数,1,左,3,，右,1,微观状态数,4,一 统计熵,由此得，粒子全部集中于左端或右端的概率为,P=1/16,，,而粒子均匀分布的情况（,3,）具有的概率最大为,P=3/8,。,一般地，如果粒子数为,N,，那么系统可能的状态数为,W=2,N,，,每种状态出现的概率都为,P=1/W=2,-N,。,在统计意义上，每一个微观态出现的概率相等这个事实称为,等概率原理,。,若一个系统共有,W,个微观状态，则每一个微观态出现的概率为,1/W,。这样，玻尔兹曼关系可表示为,:,一 统计熵,熵增加原理的实质,:,孤立系统的热力学过程总是从有序到无序，非平衡、非均匀系统一定向着平衡、均匀方向发展，概率小的状态势必转向概率大的状态。,玻耳兹曼创造性地将概率引入热力学第二定律，建立了熵与概率之间的联系，这具有突破性重要意义。,统计熵的提出，为熵的发展，进一步深化，以至推广到其它领域起了关键性作用，它已成为沟通物理学与其它自然科学、社会科学的桥梁和纽带。,二生物熵,奥地利著名物理学家薛定谔,1944,年在,生命是什么,一书中，,从物理学家的眼光审视和研究了细胞，,最后提出负熵的概念及其与生物生长,进化的关系。,生命的特征在于运动和新陈代谢。,生命不仅表现为它最终将死亡，使熵达到极大，也就是最终从有序走向无序，更在于它要努力避免很快地衰退为惰性平衡态，因而要不断地进行新陈代谢。,二生物熵,自然界正在进行的每一种自发事件，都意味着它在其中的那部分世界的熵的增加。,生命有机体要摆脱死亡，就要不断地吸取负熵，以抵消它在生活中产生的熵增加，使自身维持在一个稳定的低熵水平上。,新陈代谢的本质是使有机体成功地消除了当他活着时不得不产生的全部的熵。,任何活的有机物，都通过不断地从它的外界环境中吸取负熵，来维持自己相当高的有序能力，使生命避免退化到死亡的无序状态。,二生物熵,例如，高等动物所摄取的食物，其原来的状态是极为有序的。动物在食用这些食物后，排泄出来的就是有序性大大降低的东西。,薛定谔把上述论点生动地以“,生命赖负熵为生,”予以概括。,并从玻尔兹曼熵出发，认为既然熵,S,是无序的量度，而,W,的倒数的对数正好是,W,的对数的负值，玻耳兹曼关系可以写成,这就是薛定谔提出的生物熵。,二生物熵,由于熵与系统的无序性联系在一起，那么负熵自然与有机体的有序性联系在一起。,薛定谔借助熵的概念开辟了以物理语言描述和分析生命本质的一个新方向。,后来，随着信息论的提出，负熵的概念被进一步确立，乃至普利高津耗散结构理论，负熵,(,流,),已成为说明自然界进化机制的极重要概念。,因此，熵在生物学领域的发展，其意义是很深远的。,二生物熵,当前，由于大量温室气体的排放导致生态环境急剧恶化，正熵增大。,按照生物熵的思想，处于严重恶化的生态环境，很多恶性疾病不断缠身，人类和生物会很快大批死亡。,因此，减少温室气体的排放，树立低碳生活的理念，是全世界每一个人义不容辞的责任。,三 信息熵,1948,年，申农在,通信的数学理论,杂志,发表了,信息论,。指出,:,通讯的实质就是复制消息，使收信人消除,不确定性。,他把信息定义为“消除不确定度的东西”。,信息是人们作为客观实际反映的各种感知,经大脑加工后的一种概念化的产物。,它既可以是各种直接、具体的声像，,也可以是各种间接、抽象的符号。,三 信息熵,在申农对信息量确定名称时，计算机的,创始人冯,诺伊曼建议称为熵，其依据就是,统计熵的概念。,控制论创始人维纳进一步指出,:,“,信息量的概念非常自然地从属于统计,力学的一个古典概念,熵。正如一个,系统中的信息量是它的组织化程度的量度，,这一个正好是那一个的负数。”,三 信息熵,系统失去信息和人们对它无知的程度的量度，称为该系统的,信息熵,。,信息熵和信息量是一对相反的量，信息熵的负值就是信息量。,两者是互补关系，系统状态的有序度越高，它所提供的信息越多，信息量越大，信息熵就越小。,维纳利用概率论定义具有一定概率分布的信息源系统不确定性的量度为,其中,n,为信号源的信号数，,P,i,为第,i,种信号出现的概率。,三 信息熵,利用等概率原理可以证明,:,H,与熵,S,的统计表达式在形式上是可以相互转换的。,所以这样定义的量,H,称为信息熵。,而当我们得到足够的信息后所消除的关于事物运动状态的不确定程度，也就是信息量。,所以,信息量,为信息熵的对立面，为信息熵增量的负值，即,信息的负熵定理,三 信息熵,一个开放系统，获取信息就等于吸收了负熵，可使系统的不确定性、紊乱度减少并趋于有序；,丢失信息时，系统的熵增加，无序度随之增加。,因此，信息与熵彼此是互补的，信息与负熵相当，而熵就是系统丢失了的信息的量度。,所有不确定性或无序度都可以用信息熵这个统一的概念来描述，这正是熵概念能够广泛应用的客观基础。,因此，信息熵又被称为,广义熵,，也称为泛熵。它用于描述或量度任何一种物质运动方式的不确定度或无序度。,四 熵概念的泛化,信息熵的提出引发了熵概念的广泛应用。,同时也引发了许多新的交叉学科。,比如，将熵理论引入生命科学理论，产生了生物热力学和生物信息论两个新的分支学科；,在经济学领域，熵增原理为经济增长的自然界奠定了理论基础，导致熵经济学、环境经济学和资源物理学的形成。,总之，在不同领域，针对不同的对象，可建立相应的广义熵概念，用它来描述和量度系统状态的混乱度、不确定性、信息缺损度、生产效率的优劣性、成绩状况分布等。,思考与讨论,8.1,热的本质是什么？,8.2,能量守恒定律有没有限定的条件？,8.3,熵总是增加的吗？,8.4,信息与熵有什么联系？,8.5,能设计出吸热全部用来做功的机械吗？,