利熵礦機
㈠ 誰將熱力學中的熵引入信息通信領域,標志著資訊理論研究的開端
資訊理論中熵的概念與物理學中的熱力學熵有著緊密的聯系,玻耳茲曼與吉布斯在統計物理學中對熱力學熵做了很多的工作。資訊理論中的熵也正是受之啟發。人們通常將香農於1948年10月發表於《貝爾系統技術學報》上的論文《A Mathematical Theory of Communication》作為現代資訊理論研究的開端。這一文章部分基於哈里·奈奎斯特和拉爾夫·哈特利先前的成果。在該文中,香農給出了信息熵的定義。
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㈡ 熵減儀到哪裡去買
熵是表示物體的一種混亂程度,所以你可以找一個物理儀器設備的廠家了解一下這個購買能力。
㈢ 熵值增大的吸熱反應在高溫下都(或大部分)能自發進行嗎
不一定,要由△H-T△S判斷。若以上式子的值小於零則反應可自發進行。若是吸熱反應,熵增大,則△H>0而△S>0,無法確定△H-T△S的正負,則無法判斷反應是否能自發進行。在高溫下,此時主要的決定因素顯然是熵的改變值,在這種情況下雖然熵增大對反應的自發性很有利,但依然要有△H和△S的具體大小值才能最終確定反應的自發性。
㈣ 如何理解信息熵
嗯,信息上這個我都覺得好像就是對信息涵蓋儲量的一種存儲能力
㈤ 熵在生活各方面的應用
科技名詞定義
中文名稱:熵
英文名稱:entropy
定義1:
表示物質系統狀態的一個物理量(記為S),它表示該狀態可能出現的程度。在熱力學中,是用以說明熱學過程不可逆性的一個比較抽象的物理量。孤立體系中實際發生的過程必然要使它的熵增加。
所屬學科:
大氣科學(一級學科);動力氣象學(二級學科)
定義2:
熱力系中工質的熱力狀態參數之一。在可逆微變化過程中,熵的變化等於系統從熱源吸收的熱量與熱源的熱力學溫度之比,可用於度量熱量轉變為功的程度。
所屬學科:
電力(一級學科);通論(二級學科)
定義3:
系統中無序或無效能狀態的度量。熵在信息系統中作為事物不確定性的表徵。
所屬學科:
生態學(一級學科);數學生態學(二級學科)
熵(entropy)指的是體系的混亂的程度,它在控制論、概率論、數論、天體物理、生命科學等領域都有重要應用,在不同的學科中也有引申出的更為具體的定義,是各領域十分重要的參量。熵由魯道夫•克勞修斯(Rudolf Clausius)提出,並應用在熱力學中。後來在,克勞德•艾爾伍德•香農(Claude Elwood Shannon)第一次將熵的概念引入到資訊理論中來。
基本釋義
熵 shang 【拼音】:[shāng]
詳細釋義
1:物理學上指熱能除以溫度所得的商,標志熱量轉化為功的程度。
2: 科學技術上用來描述、表徵體系混亂度的函數。亦被社會科學用以借喻人類社會某些狀態的程度。
3:熵是生物親序,是行為攜靈現象。科學家已經發明了測量無序的量,它稱作熵,熵也是混沌度,是內部無序結構的總量。
歷史
概念提出
1850年,德國物理學家魯道夫•克勞修斯首次提出熵的概念,用來表示任何一種能量在空間中分布的
熵
均勻程度,能量分布得越均勻,熵就越大。一個體系的能量完全均勻分布時,這個系統的熵就達到最大值。 在克勞修斯看來,在一個系統中,如果聽任它自然發展,那麼,能量差總是傾向於消除的。讓一個熱物體同一個冷物體相接觸,熱就會以下面所說的方式流動:熱物體將冷卻,冷物體將變熱,直到兩個物體達到相同的溫度為止。克勞修斯在研究卡諾熱機時,根據卡諾定理得出了對任意可逆循環過程都都適用的一個公式 :dS=(dQ/T)。
證明
對於絕熱過程Q=0,故S≥0,即系統的熵在可逆絕熱過程中不變,在不可逆絕熱過程中單調增大。這就是熵增加原理。由於孤立系統內部的一切變化與外界無關,必然是絕熱過程,所以熵增加原理也可表為:一個孤立系統的熵永遠不會減少。它表明隨著孤立系統由非平衡態趨於平衡態,其熵單調增大,當系統達到平衡態時,熵達到最大值。熵的變化和最大值確定了孤立系統過程進行的方向和限度,熵增加原理就是熱力學第二定律。
1948年,香農在Bell System Technical Journal上發表了《通信的數學原理》(A Mathematical Theory of Communication)一文,將熵的概念引入資訊理論中。
熵函數的來歷
熱力學第一定律就是能量守恆與轉換定律,但是它並未涉及能量轉換的過程能否自發地進行以及可進行到何種程度。熱力學第二定律就是判斷自發過程進行的方向和限度的定律,它有不同的表述方法:
克勞修斯的描述①熱量不可能自發地從低溫物體傳到高溫物體,即熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化;
開爾文的描述②不可能從單一熱源取出熱量使之全部轉化為功而不發生其他影響;
因此第二類永動機是不可能造成的。熱力學第二定律是人類經驗的總結,它不能從其他更普遍的定律推導出來,但是迄今為止沒有一個實驗事實與之相違背,它是基本的自然法則之一。
由於一切熱力學變化(包括相變化和化學變化)的方向和限度都可歸結為熱和功之間的相互轉化及其轉化限度的問題,那麼就一定能找到一個普遍的熱力學函數來判別自發過程的方向和限度。可以設想,這種函數是一種狀態函數,又是一個判別性函數(有符號差異),它能定量說明自發過程的趨勢大小,這種狀態函數就是熵函數。
如果把任意的可逆循環分割成許多小的卡諾循環,可得出
∑(δQi/Ti)r=0 (1)
即任意的可逆循環過程的熱溫商之和為零。其中,δQi為任意無限小可逆循環中系統與環境的熱交換量;Ti為任意無限小可逆循環中系統的溫度。上式也可寫成
∮(δQr/T)=0 (2)
克勞修斯總結了這一規律,稱這個狀態函數為「熵」,用S來表示,即
dS=δQr/T (3)
對於不可逆過程,則可得
dS>δQr/T (4)
或 dS-δQr/T>0 (5)
這就是克勞修斯不等式,表明了一個隔離系統在經歷了一個微小不可逆變化後,系統的熵變大於過程中的熱溫商。對於任一過程(包括可逆與不可逆過程),則有
dS-δQ/T≥0 (6)
式中:不等號適用於不可逆過程,等號適用於可逆過程。由於不可逆過程是所有自發過程之共同特徵,而可逆過程的每一步微小變化,都無限接近於平衡狀態,因此這一平衡狀態正是不可逆過程所能達到的限度。因此,上式也可作為判斷這一過程自發與否的判據,稱為「熵判據」。
對於絕熱過程,δQ=0,代入上式,則?
dSj≥0 (7)
由此可見,在絕熱過程中,系統的熵值永不減少。其中,對於可逆的絕熱過程,dSj=0,即系統的熵值不變;對於不可逆的絕熱過程,dSj>0,即系統的熵值增加。這就是「熵增原理」,是熱力學第二定律的數學表述,即在隔離或絕熱條件下,系統進行自發過程的方向總是熵值增大的方向,直到熵值達到最大值,此時系統達到平衡狀態。
熵函數的統計學意義
玻爾茲曼在研究分子運動統計現象的基礎上提出來了公式:
S=k×LnΩ (8)
其中,Ω為系統分子的狀態數,k為玻爾茲曼常數。
這個公式反映了熵函數的統計學意義,它將系統的宏觀物理量S與微觀物理量Ω聯系起來,成為聯系宏觀與微觀的重要橋梁之一。基於上述熵與熱力學幾率之間的關系,可以得出結論:系統的熵值直接反映了它所處狀態的均勻程度,系統的熵值越小,它所處的狀態越是有序,越不均勻;系統的熵值越大,它所處的狀態越是無序,越均勻。系統總是力圖自發地從熵值較小的狀態向熵值較大(即從有序走向無序)的狀態轉變,這就是隔離系統「熵值增大原理」的微觀物理意義。
基本特性
•熵均大於等於零,即,H_s \ge 0。
•設N是系統S內的事件總數,則熵H_s \le log_2N。當且僅當p1=p2=...=pn時,等號成立,此時熵最大。
•聯合熵:H(X,Y) \le H(X) + H(Y),當且僅當X,Y在統計學上相互獨立時等號成立。
•條件熵:H(X|Y) = H(X,Y) - H(Y) \le H(X),當且僅當X,Y在統計學上相互獨立時等號成立。
•社會學意義:從宏觀上表示世界和社會在進化過程中的混亂程度。
按照一些後現代的西方社會學家觀點,熵的概念被其移植到社會學中。表示隨著人類社會隨著科學技術的發展及文明程度的提高,社會「熵」——即社會生存狀態及社會價值觀的混亂程度將不斷增加。按其學術觀點,現代社會中恐怖主義肆虐,疾病疫病流行,社會革命,經濟危機爆發周期縮短,人性物化都是社會「熵」增加的表徵。
如今年多次獲諾貝爾文學獎提名的托馬斯.品欽在大學畢業之後發表在雜志上的短篇小說《熵》,即闡釋了熵的社會學概念。這篇小說將熱力學的第二定律運用到對人類社會的描述上,其敏感性令人大吃一驚。所謂的熱力學第二定律,指的就是孤立系統熵恆定的定律。熵指的是物質系統的熱力學函數,在整個宇宙當中,當一種物質轉化成另外一種物質之後,不僅不可逆轉物質形態,而且會有越來越多的能量變得不可利用。也就是說,大量人類製造的化工產品、能源產品一經使用,不可能再變成有利的東西,宇宙本身在物質的增殖中走向「熱寂」,走向一種緩慢的熵值不斷增加的死亡。眼下人類社會正是這個樣子:大量的產品和能源轉化成不能逆轉的東西,垃圾越來越多,人類社會逐步地走向一個惡化的熱寂死亡狀態。托馬斯.品欽後來主要的小說多次地、不斷地闡釋著這個熵的世界觀。
應用
熱力學
熵在熱力學中是表徵物質狀態的參量之一,通常用符號S表示。在經典熱力學中,可
熵
用增量定義為dS=(dQ/T),式中T為物質的熱力學溫度;dQ為熵增過程中加入物質的熱量。下標「可逆」表示加熱過程所引起的變化過程是可逆的。若過程是不可逆的,則dS>(dQ/T)不可逆。從微觀上說,熵是組成系統的大量微觀粒子無序度的量度,系統越無序、越混亂,熵就越大。熱力學過程不可逆性的微觀本質和統計意義就是系統從有序趨於無序,從概率較小的狀態趨於概率較大的狀態。
單位質量物質的熵稱為比熵,記為s。熵最初是根據熱力學第二定律引出的一個反映自發過程不可逆性的物質狀態參量。
熱力學第二定律是根據大量觀察結果總結出來的規律,有下述表述方式:
①熱量總是從高溫物體傳到低溫物體,不可能作相反的傳遞而不引起其他的變化;
②功可以全部轉化為熱,但任何熱機不能全部地、連續不斷地把所接受的熱量轉變為功,而不產生其他任何影響(即無法製造第二類永動機);
③在孤立系統中,實際發生的過程總使整個系統的熵值增大,此即熵增原理。摩擦使一部分機械能不可逆地轉變為熱,使熵增加。熱量dQ由高溫(T1)物體傳至低溫(T2)物體,高溫物體的熵減少dS1=dQ/T1,低溫物體的熵增加dS2=dQ/T2,把兩個物體合起來當成一個系統來看,熵的變化是dS=dS2+dS1>0,即熵是增加的。
物理學家玻爾茲曼將熵定義為一種特殊狀態的概率:原子聚集方式的數量。可精確表示為:
S=K㏑W
K是比例常數,現在稱為玻爾茲曼常數。
科學哲學
科學技術上泛指某些物質系統狀態的一種量(liàng)度,某些物質系統狀態可能出現的程度。亦被社會科學用以借喻人類社會某些狀態的程度。熵是不能再被轉化做功的能量的總和的測定單位。這個名稱是由德國物理學家魯道爾夫•克勞修斯〔魯道爾夫•克勞修斯(1822—1888)〕德國物理學家,熱力學的奠基人之一。於1868年第一次造出來的。但是年輕的法國軍官沙迪•迦諾〔沙迪•迦諾(1796—1832)〕一般譯作「卡諾」,法國物理學家、工程師,在研究熱機效率的過程中,提出了「卡諾循環」定理。卻比克勞修斯早41年發現了熵的原理。迦諾在研究蒸汽機工作原理時發現,蒸汽機之所以能做功,是因為蒸汽機系統里的一部分很冷,而另一部分卻很熱。換一句話說,要把能量轉化為功,一個系統的不同部分之間就必須有能量集中程度的差異(即溫差)。當能量從一個較高的集中程度轉化到一個較低的集中程度(或由較高溫度變為較低溫度)時,它就做了功。更重要的是每一次能量從一個水平轉化到另一個水平,都意味著下一次能再做功的能量就減少了。比如河水越過水壩流入湖泊。當河水下落時,它可被用來發電,驅動水輪,或做其他形式的功。然而水一旦落到壩底,就處於不能再做功的狀態了。在水平面上沒有任何勢能的水是連最小的輪子也帶不動的。這兩種不同的能量狀態分別被稱為「有效的」或「自由的」能量,和「無效的」或「封閉的」能量。
熵的增加就意味著有效能量的減少。每當自然界發生任何事情,一定的能量就被轉化成了不能再做功的無效能量。被轉化成了無效狀態的能量構成了我們所說的污染。許多人以為污染是生產的副產品,但實際上它只是世界上轉化成無效能量的全部有效能量的總和。耗散了的能量就是污染。既然根據熱力學第一定律,能量既不能被產生又不能被消滅,而根據熱力學第二定律,能量只能沿著一個方向——即耗散的方向——轉化,那麼污染就是熵的同義詞。它是某一系統中存在的一定單位的無效能量。
資訊理論
在資訊理論中,熵表示的是不確定性的量度。資訊理論的創始人香農在其著作《通信的數學理論》中提出了建立在概率統計模型上的信息度量。他把信息定義為「用來消除不確定性的東西」。
熵在資訊理論中的定義如下:
如果有一個系統S內存在多個事件S = {E1,...,En}, 每個事件的機率分布 P = {p1, ..., pn},則每個事件本身的訊息為
Ie = − log2pi
(對數以2為底,單位是位元(bit))
Ie = − lnpi
(對數以e為底,單位是納特/nats)
如英語有26個字母,假如每個字母在文章中出現次數平均的話,每個字母的訊息量為
I_e = -\log_2 {1\over 26} = 4.7
;而漢字常用的有2500個,假如每個漢字在文章中出現次數平均的話,每個漢字的信息量為
I_e = -\log_2 {1\over 2500} = 11.3
整個系統的平均消息量為
H_s = \sum_{i=1}^n p_i I_e = -\sum_{i=1}^n p_i \log_2 p_i
這個平均消息量就是消息熵。因為和熱力學中描述熱力學熵的玻耳茲曼公式形式一樣,所以也稱為「熵」。
如果兩個系統具有同樣大的消息量,如一篇用不同文字寫的同一文章,由於是所有元素消息量的加和,那麼中文文章應用的漢字就比英文文章使用的字母要少。所以漢字印刷的文章要比其他應用總體數量少的字母印刷的文章要短。即使一個漢字佔用兩個字母的空間,漢字印刷的文章也要比英文字母印刷的用紙少。
實際上每個字母和每個漢字在文章中出現的次數並不平均,因此實際數值並不如同上述,但上述計算是一個總體概念。使用書寫單元越多的文字,每個單元所包含的訊息量越大。
I(A)度量事件A發生所提供的信息量,稱之為事件A的自信息,P(A)為事件A發生的概率。如果一個隨機試驗有N個可能的結果或一個隨機消息有N個可能值,若它們出現的概率分別為p1,p2,…,pN,則這些事件的自信息的和:[H=-SUM(pi*log(pi)),i=1,2…N]稱為熵。 如英語有26個字母,假如每個字母在文章中出現次數平均的話,每個字母的訊息量為
I_e = -log_2 (1\26) = 4.7
而漢字常用的有2500個,假如每個漢字在文章中出現次數平均的話,每個漢字的信息量為
I_e = -log_2 (1\2500) = 11.3
整個系統的平均消息量為
H_s = sum_(i=1^n)p_i
I_e = -sum_(i=1^n) p_i * log_2 p_i
生命科學
生命體是一個開放的系統,時刻與外界進行著物質、能量、信息的交換,符合「耗散結構」,可以用熵來分析一個生命體從生長、衰老、病死的全過程,用「生命熵」來獨立定義。
生命熵的內容包含生命現象的時間序、空間結構序與功能序,生命熵變就直接反應這三個序的程度變化之和。
㈥ 王小波在特立獨行的豬中提到「減熵,和增熵」他們是什麼意思
減熵,和增熵有化學和文學方面有不同的意義,具體如下:
一、化學意義
熵就是混亂度,混亂度增加,則熵增大。
比如電解水的反應就是一個熵增的過程,液體變成氣體,混亂度增大了。
固體變成氣體,液體的過程都是熵增的。
對於氣體反應生成氣體,則要比較氣體前面的系數了。
自然界的變化是一個從有序到無序的過程。也就是熵值不斷增加,混亂程度也不斷增加的過程,這就是「增熵定理」。
比如,蠟燭、冰塊融化,化學中的分解反應,電離第一過程,乙醇和水混合等都是熵增加的過程。而與之相反的過程熵減。
你在水中撒一把鹽,鹽會溶解在水裡,這是一個熵增加的過程,但可以通過把鹽水加熱沸騰使得鹽和純水分離,這個鹽水分離的過程就是一個減熵的過程。需要注意的是這個過程中,鹽和水的熵是減少的,但整個世界的熵是增加了的。
二、文學意義
人類的進化是一種反熵或減熵的運動。即:從無序到有序,比如西方主導興起的現代化。現代化的結果使得社會按照不斷完善的制度、規則和法制運行。
技術的發明和進步也催生了大量的機器和新材料。並且促使現代的生活工具如雨後春筍般的涌現。這些巨大的改變,使得世界日益成為可控,生活成為有序。
(6)利熵礦機擴展閱讀
熵定律是愛因斯坦的觀點。我們知道能源與材料、信息一樣,是物質世界的三個基本要素之一,而在物理定律中,能量守恆定律是最重要的定律,它表明了各種形式的能量在相互轉換時,總是不生不滅保持平衡的。
熵的概念最早起源於物理學,用於度量一個熱力學系統的無序程度。熱力學第二定律,又稱「熵增定律」,表明了在自然過程中,一個孤立系統的總混亂度不會減小。
熱環論指出:可壓縮流體的靜力學方程,即勢焓平衡規律指出,在引力場中,相同質量的流質其擁有的勢焓值均為同一常數,這就意味著當流質勢能大時其焓值小。
相反,當勢能小時其焓值大,如果星體中心的勢焓值比外圍低時,引力將迫使外圍低溫區熱量向中心高溫區傳導轉移,以趨於勢焓平衡。
參考資料
網路-熵定律
㈦ 熵值增大的吸熱反應在高溫下都(或大部分)能自發進行嗎
理論上是的: 自發△G=△H-T△S<0△H<T△S ∵△H隨T變化不大∴大多數情況,都存在一個T使△H<T△S成立 但T搞到一定值後,有些物質就不穩定了,方程式可能會變化 還哪裡不明白?
㈧ 「語言文字的信息熵」是什麼
凡是有利必有弊。
信息熵越高,表明文字表達的信息量更豐富,同時也顯得更混亂。
信息熵越低,表明文字表達的信息量更稀少,同時也顯得更明確。
你大可以隨便找本書,完全同樣的內容,任何一種外文都比中文厚得多。
所以,為了更精確的、傻瓜式地表述,請用其他語系。
所以,為了用更簡短的語句表達更豐富的內容,請用中文。
所以,為了真正實現人機交流,學界有種論調是信息熵越高的語言越有優勢。
所以,為了低碳環保,請大家共同努力消滅除中文外的所有語言。
㈨ "熵值"是什麼
"熵值":是一種在封閉的熱力體系中不能做功的一定數量的熱能的計量單位。
熵值法則是一種根據指標反映信息可靠程度來確定權重的方法。熵是熱能的計量單位。
熵,熱力學中表徵物質狀態的參量之一,用符號S表示,其物理意義是體系混亂程度的度量。
熵是一個物理名詞,由克勞休斯於1965年提出來的概念,它被用到熱力學第二定律,熵的本質指的是在一個孤立系統中無序狀態的程度,因此它是衡量事物混亂程度的一個指標,系統從有序到無序的轉變就是一個熵增過程。
(9)利熵礦機擴展閱讀:
應對"熵值"增加的措施:
1、開放性
一個封閉的系統不能與外界進行能量的交換,時間跟空間上將達到無序狀態,不會有更多的價值創造和延伸,比如我們身體新陳代謝這個系統,如果沒有外部能量的供給,系統把緊有的能量消耗完後走向癱瘓。
2、去自我中心
人天性就是自我中心,自我服務傾向,主觀的去評估事件,往往缺乏真實性和全理性,為了使這件事符合自己的利益而損害他人的權利和需求。
3、視角切換
通過視覺切換的方式來審視評估自己和對方觀點的合理性。