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【科普】被热力学坑害一学期的N叔来讲解,熵神马的,其实就是后悔药么

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楼主
发表于 2011/03/04 | 编辑

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也算半个砖家,刚好专业对口,咱是学化学的,物理神马的正统不要拍我。


核电站
其实我觉得,学术定义的熵真的很蛋疼,所以我来科普一下。
我举一个简单的,人民群众喜闻乐见的例子——核电站(超级简化版)。

核电站咋发电呢,是这样的,我们先通过一系列热核反应,加热水池里的水,我们称热水为热源
然后我们在准备一个大烟囱,就是那标准的水泥玩意,都见过,里面是20度的空气,我们叫他冷源
再然后,为了防止核物质泄露,我们特地准备一条管道,连接热源冷源,这就是循环水/循环蒸汽
循环水热源被加热,变成蒸汽,这涉及到了一个体积膨胀的过程,就像锅盖被顶起来一样。
循环蒸汽冷源被冷却,冷凝成水,这又是一个体积收缩的过程,锅盖落了下去。
通过活塞来实现这种抽插过程(误,产生了动能,带动了发电机(发动机也算),固有能量变成了电,人类灭亡不了啦。

挺好,挺河蟹。


熵?那是神马
我们注意到,有两个过程,涉及到吸热与放热,学术上这叫热交换
把热交换过程中每一微秒的交换热量除以交换时的温度,所得的数值叫做
一般所称的熵是以上数值“微熵”的总和——积分值。


为啥会宇宙毁灭
科学家假定了一个完美的过程 这个过程是这样的,吸热-变大-放热-变小,没有把奇怪的东西顶出去,他们发现,这个过程结束以后,大家什么也没变,生米也没变成熟饭,这时候“能量的质量”没有变化,熵变为零。

那么如果顶出去了奇怪的东西了呢?比如发电机,确实,铀变成了热量,然后带动动力系统,我们先不管铀同学怎么样,铀产生的“高质量的热能”只有20%-30%变成了电,其他70%-80%都被耗散到了空气中,再也没法利用了,这种浪费的衡量尺度就是熵。

热力学的一个核心定律,就是耗散的热能再也没法利用,能量守恒但是能量的质量不守恒,好比人都是活人,你把人给拆了,物质不灭,人灭了。
这就叫熵增。


奇迹与代价
奇迹是可以产生的。

奇迹也是有代价的。

我举个简单的例子,一把锤子,往下锤钉的过程结束后,你必须再把锤子举起来,才能“表面上恢复原状”。
没忘物理的还可以算算,就算有一种很NB的玩意能让钉子自己拔起来,也不可能把锤子顶到那么高。
所谓还原,其代价就是你举起来,你吃进去的饭没了。

这也是最基本的,最核心的,通常的论调——世界上没有后悔药吃,奇迹,拿出你的灵魂来。


最后吐槽一下小圆脸
其实本篇完全是概念炒作,魔法少女变魔女和熵神马关系也没有,但是引发奇迹要付出代价基本就是这么回事了。
我举一个例子,速溶咖啡加到开水中,咖啡溶解了,原来分的很开的咖啡和水混合到一起,变得混乱了,这是中学时代的熵的定义,也是熵的核心定义,熵=(混乱度)取自然对数。
但是根据分子运动论,在一个仿佛横置的沙漏中,砂颈那有一个小圆脸,咖啡分子只能往左,水分子只能往右,不合规矩的我就用小圆脸一挡,不就熵减了么。
这也就是熵论的核心争论点,事实上我不认为这里已经清楚了,虽然小圆脸需要一个雷达测速系统来知道分子往哪走,有需要一个Intel inside来选择,但是其代价究竟会不会和收益相抵呢,没人知道。
或许将来,有一个丘比文明能发明这样一个利用人类情感来判断的系统,然后……
我,是僵尸,也是魔法少女。
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发表于 2011/03/04 | 编辑
老虚非要扯上这种很多人都懂的概念。如果他扯“平行世界”的话,那还好接受些。

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