玻尔兹曼公式

玻尔兹曼公式,外文名Boltzmann’s entropic equation。1854年德国科学家克劳修斯首先引进了熵的概念,1877年,玻尔兹曼用下面的关系式来表示系统无序性的大小:S∝lnΩ。1900年,普朗克引进了比例系数k,将上式写为S=klnΩ。

854年德国科学家克劳修斯首先引进了熵的概念,这是表示封闭体系杂乱程度的一个量。熵是希腊语“变化”的意思。这个量在可逆过程不会变化,在不可逆过程会变大。正像懒人的房间,若没有人替他收拾打扫,房间只会杂乱下去,决不会自然变得整齐。生物也离不开“熵增则”,生物需要从体外吸收负熵来抵消熵的增大。

1877年,玻尔兹曼用下面的关系式来表示系统无序性的大小:S∝lnΩ。1900年,普朗克引进了比例系数k,将上式写为S=klnΩ。该公式后来刻在玻尔兹曼的墓碑上,这就是第九个表彰的公式——玻尔兹曼公式。k为玻尔兹曼常量,S是宏观系统熵值,是分子运动或排列混乱程度的衡量尺度。Ω是可能的微观态数。Ω越大,系统就越混乱无序。由此看出熵的微观意义:熵是系统内分子热运动无序性的一种量度。用牛顿力学来解释物体内每一个分子的运动实际上是不可能的,玻尔兹曼运用统计的观念,只考察分子运动排列的概率,来对应到相关物理量的研究,对近代物理发展非常重要。由于观点新颖,一开始不为许多著名学者接受,玻尔兹曼为之付出了巨大代价。

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