熵的科学意义

1、情景

“熵”是物理学中的一个重要概念，由英文entropy 翻译而得。熵是人们为解决自然过程的方向和限度问题, 从研究热机效率开始提出的。它和内能一样是系统状态的单值函数 , 其改变量仅由系统的始态和终态决定。熵用“Ｓ”表示，熵变ΔＳ= Ｓ(终)-Ｓ(始)。熵是能量分散度的度量。从分子运动的角度看，分子是能量的载体，能量越分散，分子运动越混乱。因此，熵是系统内部分子热运动混乱程度的度量，这就是熵的物理意义。但这仅仅是局限于一定范围内所得到的经典热力学的规律，是不允许任意外推的，否则就会违背自然规律。十九世纪后半叶曾有人把熵增原理外推到整个宇宙而得到荒谬的热死论。

随着科学技术的飞速发展和人们对自然现象认识的不断深入，“熵”已经被应用到化学、生物学等自然学科，并逐步跨越自然科学的界限，渗透到了经济学、管理学等社会科学中，甚至有人提出，熵将成为一种新的世界观。下面就让我们一起走进熵的世界。

2、任务

一、通过阅读相关物理资料或科普读物，了解有关熵的物理概念、非热力学定义，弄清如下问题：

1、什么是熵？它的物理学定义是什么？与热力学有什么关系?

2、关于熵的非热力学定义有哪些？

3、熵与哪些交叉学科相联系？

二、根据你对非热力学熵的理解，写一篇有关非热力学熵的小论文，并提交评论。

三、填好评价表，做好评价工作，做好习题。

3、资源

一、课件与教材

二、相关资料

三、网络资源

熵的计算  http://202.112.154.83/zskj/2015/wuhua/chapter3/part4/4-1.html

熵  http://baike.baidu.com/view/936.htm

4、过程

1、制定计划，明确任务，任务落实到每个小组成员。

2、通过各种途径收集到尽可能多的有关知识。

3、及时将研究过程中遇到的困难、体会与人交流。

4、在综合了小组成员的所有报告内容后，根据研究计划，以自已所特长的方式汇报你们的研究成果（形式上可以有：演示方稿、网页作品、科幻类形式的文学作品、电脑动画作品等等。），并将你们的成果上传到网站上让大家共享。

5、评价

评价表

6、总结

自1854年Clausius提出“熵”概念以来，被广泛应用于物理学、化学、生物学、信息学、经济学等许多领域。让学生了解熵理论的发展和应用前景，对于拓宽学生的知识面，建立辨证唯物主义世界观；培养善于思考，勇于创新的人才都是十分有益的。

物理量（可以是化学的，生物的，社会的）在一物质系统内部的空间（或集合）上的不均匀分布可以用熵来度量，熵愈大说明物理场的状态愈丰富，这种度量扩大了熵概念的应用领域，把熵概念应用于各类物质系统的研究，找出不同形态熵的总变化规律，将会促进许多学科研究水平的提高。然而，物理场熵的研究尚处于初始阶段，自然界是否存在一个关于物质状态复杂程度变化的普适定律？如何将物理场熵推广到多个学科领域？各种形态的熵之间有何联系等许多问题尚待深入研究。