第06章 热力学基础

第六章§6-1热力学第零定律和第一定律§6-1热力学第零定律和第一定律1.热力学第零定律如果物体A和处于确定状态的物体B热接触而处于热平衡；另外有物体C和同样的物体B也由于热接触而处于热平衡，那么，物体A和物体C热接触就必定也处于热平衡。热力学第零定律：如果两个物体都与处于确定状态的第三物体处于热平衡，则这两个物体彼此也处于热平衡。处于同一热平衡状态的所有物体都具有共同的宏观特性：他们的冷热程度都相等。这个宏观性质就是温度。温度的这个定义和我们平常对温度的理解（冷热程度）是一致的。冷热不同的物体，温度是不相同的，一旦相互接触，热的会变冷，冷的会变热，直到最后冷热均匀，温度成为相同而达到热平衡。因此，温度是决定一个物体是否能与其他物体处于热平衡的宏观性质。热力学第零定律2.热力学过程

热力学系统：在热力学中，一般把所研究的物体或物体组称为热力学系统，简称系统。如容器中的气体分子集合或溶液中液体分子的集合或固体中的分子集合。热力学状态平衡态非平衡态平衡态1非平衡态平衡态2热力学过程：系统从一个平衡态向另一个平衡态过渡的过程准静态过程(平衡过程）若过程进展得很缓慢，所经历的每一个中间过程系统都无限地接近平衡态。这时，状态的变化过程可以用一系列的平衡态来描述，这种过程叫准静态过程。非静态过程系统从平衡态1到平衡态2，经过一个过程,平衡态1必首先被破坏，系统变为非平衡态，从非平衡态到新的平衡态所需的时间为弛豫时间。当系统宏观变化比弛豫更快时，这个过程中每一状态都是非平衡态。例1：外界对系统做功u过程无限缓慢，无摩擦。非平衡态到平衡态的过渡时间，即弛豫时间，约10-3秒，如果实际压缩一次所用时间为1秒，就可以说是准静态过程。外界压强总比系统压强大一小量△P，就可以缓慢压缩。热力学过程例2：系统（初始温度T1）从外界吸热从T1到

T2

是准静态过程因为状态图中任何一点都代表系统的一个平衡态，故准静态过程可以用系统的状态图，如P-V图（或P-T图，V-T图）中一条曲线表示,反之亦如此。系统T1T1+△TT1+2△TT1+3△TT2热力学过程1）功（过程量）做功是系统与外界进行能量交换，从而使系统的状态发生改变的一种方式.准静态过程功的计算宏观有规则运动能量热运动能量SPdl3功热量内能2）热量（过程量）

通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间存在温差而发生的能量传递.1）都是过程量：与过程有关；宏观运动(分子有规运动)分子热运动(分子无规运动)功分子热运动(分子无规运动)分子热运动(分子无规运动)热量2）功与热量的物理本质不同.功与热量的异同3）等效性：改变系统热运动状态作用相同；1卡=4.18J，1J=0.24卡实验证明系统从A状态变化到B状态，可以采用做功和传热的方法，不管经过什么过程，只要始末状态确定，做功和传热之和保持不变.4)内能（状态量）2AB1**2AB1**系统内能的增量只与系统起始和终了状态有关，与系统所经历的过程无关.内能是系统状态的单值函数。

理想气体内能

:

表征系统状态的单值函数,理想气体的内能仅是温度的函数

.2AB1**2AB1**内能是状态量：实际气体：4热力学第一定律系统从外界吸收的热量,一部分使系统的内能增加,另一部分使系统对外界做功.准静态过程微小过程SP1E1QWSP2E21）能量转换和守恒定律.第一类永动机是不可能制成的.2）实验经验总结，自然界的普遍规律.+系统吸热系统放热内能增加内能减少系统对外界做功外界对系统做功第一定律的符号规定物理意义§7-2热力学第一定律对1.等体过程气体的摩尔定体热容1.1等体过程:

系统体积在状态变化过程中始终保持不变。dv=0，dA=pdv=0摩尔定体热容:一摩尔气体在体积不变时，温度改变1K时所吸收或放出的热量。对理想气体适于所有过程1(P1,V,T1)2(P2,V,T2)POV2.等压过程:系统压强在状态变化过程中始终保持不变。P=恒量 12定压摩尔热容:

一摩尔气体在压力不变时，温度改变1K时所吸收或放出的热量。定压摩尔热容为定义比热容比（迈耶公式）由气体分子动理论，对刚性分子理想气体：例6-1一气缸中贮有氮气，质量为1.25kg.在标准大气压下缓慢地加热，使温度升高1K.试求气体膨胀时所作的功A、气体内能的增量E以及气体所吸收的热量Qp.(活塞的质量以及它与气缸壁的摩擦均可略去)因i=5,所以Cv=iR/2=20.8J/(molK)，可得解：因过程是等压的，得3.等温过程:系统温度在状态变化过程中始终保持不变。QT=const.124绝热过程：系统在状态变化过程中始终与外界没有热交换。

4.绝热过程P12－－泊松公式消去dT得2绝热线和等温线绝热过程曲线的斜率等温过程曲线的斜率交点处绝热线的斜率大于等温线的斜率.常量常量A常量例题6-2设有氧气8g，体积为0.4110-3m3，温度为300K。如氧气作绝热膨胀，膨胀后的体积为4.110-3

m3。问：气体作功多少？氧气作等温膨胀，膨胀后的体积也是4.110-3m3，问这时气体作功多少？解:氧气的质量为M=0.008kg，摩尔质量Mmol=0.032kg/mol。原来温度T1=300K。另T2为氧气绝热膨胀后的温度，则有：根据绝热方程中T与V的关系式：得：以T1=300K,V1＝0.4110-3

m3,V2＝4.110-3

m3及=1.40代入上式，得：如氧气作等温膨胀，气体所作的功为因i=5,所以Cv=iR/2=20.8J(molK)，可得：例6-3氮气液化，把氮气放在一个绝热的汽缸中.开始时,氮气的压强为50个标准大气压、温度为300K;经急速膨胀后,其压强降至1个标准大气压,从而使氮气液化.试问此时氮的温度为多少?

解氮气可视为理想气体,其液化过程为绝热过程.氮气为双原子气体=--1CTpgg§6-3循环过程卡诺循环热机发展简介

1698年萨维利制成的世界上第一台实用的蒸汽提水机，取得标名为“矿工之友”的英国专利。他将一个蛋形容器先充满蒸汽，然后关闭进汽阀，在容器外喷淋冷水使容器内蒸汽冷凝而形成真空。打开进水阀，矿井底的水受大气压力作用经进水管吸入容器中；关闭进水阀，重开进汽阀，靠蒸汽压力将容器中的水经排水阀压出。待容器中的水被排空而充满蒸汽时，关闭进汽阀和排水阀，重新喷水使蒸汽冷凝。如此反复循环，用两个蛋形容器交替工作，可连续排水。纽科门在1705年发明了大气式蒸汽机，用以驱动独立的提水泵，当时蒸汽机的效率极低.1765年瓦特进行了重大改进，发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机，并于1769年取得了英国的专利大大提高了效率.在卡诺的时代，只有4－5％。卡诺为热机产生的功率问题所吸引，他从一般的观点提出问题：一架热机的效率最大能达到多大？在1824年出版了他的研究结果，题为《论火的动力》小册子。这本小册子只有66页的篇幅，也是他一生中唯一的科学著作。一．循环过程

系统由某一状态出发，经过一系列变化过程后又回到初始状态，这样的周而复始的变过过程称为循环过程。特点：1）P－V曲线为闭合曲线

负循环－致冷机正循环－热机3）A＝Q，为闭合曲线所包围的面积2）ΔE＝0系统向外界放热系统从外界吸热循环效率系统对外界作功高温热源低温热源Q1Q2A高温热库T1低温热库T22卡诺循环：准静态循环，只和两个恒温热库交换热量，由两个等温过程和两个绝热过程组成。热学233(P3V3T2)2(P2V2T1)1(P1V1T1)4(P4V4T2)

O

V

pQ1Q2热学233(P3V3T2)2(P2V2T1)1(P1V1T1)4(P4V4T2)

O

V

pQ1Q2Þ2.卡诺热机的效率3-4等温压缩：1-2等温膨胀：则4-1和2-3是绝热过程：1）只与T1和T2有关，而与工质无关3）4）2）完成一次卡诺循环必须有两个热源结论：气体在绝热条件下，从大压强空间经多孔塞缓慢迁移到小压强空间的过程称为节流过程或焦耳---汤姆逊过程。对真实气体，节流膨胀后温度发生变化。正焦耳--汤姆逊效应：节流膨胀后温度降低；负焦耳--汤姆逊效应：节流膨胀后温度升高。大压强空间小压强空间多孔塞理想气体经历节流过程后温度不变。焦耳-汤姆孙实验（补充）对1mol理想气体经历节流过程：这说明理想气体经历节流过程后温度不变。真实气体经历节流过程后温度变化说明分子间存在相互作用的势能。实验的应用：干冰的制作。使高压二氧化碳从阀口的小孔喷射出来，从而使温度降低，制成干冰。2．致冷机及其致冷系数致冷机：利用工质的循环过程，使热量从低温热源向高温热源传递的装置。致冷循环为负循环（逆时针）。致冷机致冷系数：一个循环中工质从冷库中吸取的热量Q2与外界对工质作所的功A的比值，称为循环的致冷系数。3.卡诺致冷机的致冷系数

热学233(P3V3T2)2(P2V2T1)1(P1V1T1)4(P4V4T2)

O

V

pQ1Q2A等温过程：绝热过程：3(P3V3T2)2(P2V2T1)1(P1V1T1)4(P4V4T2)

O

V

pQ1Q2结论：1）w只与T1和T2有关，而与工质无关2）介绍：空调机的循环—致冷机与热泵原理的结合压缩机作功，吸热传向高温热源氟里昂对臭氧层的破坏引起公害循环反应,破坏O3分子游离氧原子保护臭氧层保护地球表面免受某些具有破坏性的紫外线臭氧层：位于地面上空20-50km的同温层中作用：辐射，控制地球气温（散热片）介绍：用F,Cl,Br部分或全部取代碳氢化合物中的氢生成的化合物。:如:CCl2F2晒斑，雪盲，视力损害，皮肤癌，白内障…...植物生长率下降，海洋生物减少后果：紫外线辐射增强温室效应气候异常，农业、畜牧业受损，国土干燥化北极冰帽熔化，海平面上升，大陆被淹…...1987.9蒙特利尔1990.6伦敦会议决定2000年停止生产和消费氟里昂，发展中国家延长10年。解决途径寻找纯工质替代物（无Cl)磁致冷半导体致冷Nature:CH4例题6-4有一卡诺制冷机，从温度为-100C的冷藏室吸取热量，而向温度为200C的物体放出热量。设该制冷机所耗功率为15kW，问每分钟从冷藏室吸取热量为多少？每分钟耗功为所以每分钟耗功从冷藏室中吸取的热量为此时,每分钟向温度为200C的物体放出的热量为解:T1=293K,T2=263K,则例6－5内燃机循环之一：奥托循环两个绝热过程，两个等体过程。绝热压缩cb®爆炸，等体升压dc®作功，绝热膨胀ed®等体放热be®pVVV0Oabedcp0解：奥托循环的四个分过程如下：等体过程cd中吸热等体过程eb中放出热量pVVV0Oabedcp0从绝热过程de及bc可得如下关系两式相减得亦即压缩比设=7,γ=1.4，则而实际上汽油机的效率只有25％左右。压缩比图中两卡诺循环吗？讨论§6-4热力学第二定律问题的提出是否满足热力学第一定律的过程就一定会发生？热力学过程必须满足热力学第一定律。T1W=QQBT1Q1E=0WQ2T2一.热力学第二定律的两种典型表述1.开尔文表达不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸取热量，使之全部变为有用功，而不产生其它影响。举例等温膨胀过程并不是循环。单热源热机（第二类永动机）是不可能制成的T1A=QQB理解“不产生其影响”的含义T2T1A=Q1-Q2Q2Q1BT1T2Q2A=Q1-Q2实际热机最少要有两个高低温热源（T1，T2），热机的效率<100%AQ2Q1BT1T2表明了热功转化的不可逆性2.克劳修斯表达热量不可能自动地从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。要使热量从低温物体传给高温物体，必须有外界做功。即致冷机的致冷系数不可能无限大。AQ2Q1BT1T2WQ2Q1＝Q2＋ABT1T2T2T1Q2A=Q1-Q2理解“不产生其影响”的含义

表明了热量传递的不可逆性T1T2Q(T1>T2)T1T2Q(T1>T2)二.两种表述的等效性1.如果开尔文表述不成立，则克劳修斯表述也不成立Q2Q2高温热源T1低温热源T22.如果克劳修斯表述不成立，则开尔文表述也不成立W=Q1-Q2BQ1-Q2高温热源T1低温热源T2§6-5可逆过程与不可逆过程卡诺定理可逆过程：系统状态变化过程中,逆过程能重复正过程的每一个状态,且不引起其他变化的过程。无摩擦的准静态过程是可逆过程（是理想过程）实现的条件:过程无限缓慢,没有耗散力作功。不可逆过程：在不引起其它变化的条件下，不能使逆过程重复正过程的每一个状态的过程。1.可逆过程与不可逆过程WQ气体的自由膨胀是不可逆过程.非自发传热自发传热高温物体低温物体热传导热功转换完全功不完全热自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.热力学第二定律的实质无序有序自发???君不见黄河之水天上来奔流到海不复回君不见高堂明镜悲白发朝如青丝暮成雪不可逆过程

1）

在相同高温热源和低温热源之间工作的任意工作物质的可逆机都具有相同的效率.

2卡诺定理

2）工作在相同的高温热源和低温热源之间的一切不可逆机的效率都不可能大于可逆机的效率.(不可逆机)（可逆机）以卡诺机为例，有卡诺定理指出了提高热机效率的途径：

a.使热机尽量接近可逆机；

b.尽量提高两热源的温度差。§6-6熵玻尔兹曼关系

结论：

可逆卡诺循环中,热温比总和为零.热温比等温过程中吸收或放出的热量与热源温度之比.可逆卡诺机一熵概念的引进

如何判断孤立系统中过程进行的方向？任一微小可逆卡诺循环对所有微小循环求和当时，则任意的可逆循环可视为由许多可逆卡诺循环所组成

结论:

对任一可逆循环过程,热温比之和为零.

在可逆过程中，系统从状态1改变到状态2,其热温比的积分只决定于始末状态，而与过程无关.据此可知热温比的积分是一态函数的增量，此态函数称熵.

二熵是态函数

可逆过程

**12ab可逆过程无限小可逆过程

热力学系统从初态1变化到末态2，系统熵的增量等于初态1和末态2之间任意一可逆过程热温比（dQ/T）的积分.物理意义熵的单位**ABCDE可逆过程系统从状态1（V1,p1,T1,S1），经自由膨胀(dQ=0)到状态2（V2,p2,T2,S2）其中T1=T2，V1<V2，p1>p2，计算此不可逆过程的熵变。气体在自由膨胀过程中，它的熵是增加的。2.自由膨胀的不可逆性设计一可逆等温膨胀过程从1-2，吸热dQ>0一个被隔板分为A、B相等两部分的容器，装有4个涂以不同颜色分子。开始时，4个分子都在A部，抽出隔板后分子将向B部扩散并在整个容器内无规则运动。隔板被抽出后，4分子在容器中可能的分布情形如图2.自由膨胀的不可逆性不可逆过程的统计性质（以气体自由膨胀为例）分布（宏观态）详细分布（微观态）1464140abcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcdabcd31221304abcdabcdabcdabcdabcd1个宏观状态所包含

的微观状态数共有24=16种可能的方式，而且4个分子全部退回到A部的可能性即几率为1/24=1/16。

N

124

N

W0（左）一般来说，若有N个分子，则共2N种可能方式，而N个分子全部退回到A部的几率1/2N.对于真实理想气体系统N1023/mol，这些分子全部退回到A部的几率为。此数值极小，意味着此事件永远不回发生。从任何实际操作的意义上说，不可能发生此类事件，因为在宇宙存在的年限（1018秒）内谁也不会看到发生此类事件。热力学第二定律的统计意义(不可逆过程的本质)在一个与外界隔绝的孤立系统内，系统从热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行的过程.或者说，由包含微观状态数目少的宏观状态向包含微观状态数目多的宏观状态进行。与之相反的过程，没有外界的影响是不可能自动实现的。3熵与热力学概率玻尔兹曼关系式W系统（宏观）状态所对应微观状态数或宏观状态出现的概率

熵----玻尔兹曼关系式玻尔兹曼系统某一状态的熵值越大，它所对应的宏观状态越无序。孤立系统总是倾向于熵值最大。热力学第二定律的统计意义的数学描述孤立系统内部发生的过程，总是由包含微观状态数目少的宏观状态向包含微观状态数目多的宏观状态进行。这是熵增加原理的微观实质。熵的概念建立，使热力学第二定律得到统一的定量的表述.§6-7熵增加原理热力学第二定律的统计意义对于不可逆卡诺循环，分过程1a2为不可逆过程，2b1为可逆过程，由卡诺定理可知式中Q2

<0

由此可得热温比之和为------克劳修斯不等式

------克劳修斯不等式由克劳修斯不等式很容易得出熵增加原理。

在任意系统的不可逆绝热过程中熵必然增加。这是由于dQ＝0，所以△S＞0熵增加原理：孤立系统中的熵永不减少.

孤立系统不可逆过程孤立系统可逆过程孤立系统中发生的任何不可逆过程，都导致了整个系统的熵的增加.系统的熵只有在可逆过程中才是不变的

熵增加原理成立的条件:孤立系统或绝热过程.

热力学第二定律亦可表述为：一切自发过程总是向着熵增加的方向进行.熵增加原理的应用：给出自发过程进行方向的判椐.熵增加原理与热力学第二定律绝热壁例求热传导中的熵变设在微小时间内,从A传到B的热量为.同样，此孤立系统中不可逆过程熵亦是增加的.自然界中的种种变化，能量的总值虽然不变，但是能量可被利用的价值却是越来越小，即能量的品质在逐渐降级。开尔文（1824-1907）毕业于剑桥大学聘为格拉斯哥大学自然哲学教授长达50年，曾任法国科学院院士，英国皇家学会会长引入三、熵增与能量退化对于我们来说，内能不如机械能、电能好用，只能部分用于做功，总有一部分内能散发到低温环境中，因此，内能是一种低品质的能，当其他能量转化为内能时，能量的品质就降低了。实际问题燃料热机机械功利用价值高的能量利用价值低的能量能量的品质“退化”当我们使用地球上的能源时，并不会减少地球上的能量，而是将能量中高度有用的能量形式降低为不大可用的能量形式。1.能量耗散：流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象叫做能量耗散．2.能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性．熵是能量不可用程度的量度，表示孤立系统内能量的耗散和退化程度。熵增加意味着系统能量中成为不可用能量的程度在增大，这叫做能量的退化。四、熵增与热寂热力学两条定律意味着：（1）宇宙的能量是常数；（2）宇宙的熵趋于一个极大值。有效物质耗尽时，是一片“物质混乱”-整个宇宙的大混乱和大混沌。那就是说，全宇宙将达到热平衡，进入热寂状态。“热寂”困扰着19世纪的物理学家

在所有一切自然现象中，熵的总值永远只能增加，不能减少，…宇宙的熵力图达到某一最大值，…宇宙越接近这个极限状态，宇宙就越消失继续变化的动力。最后当宇宙达到这个状态时，宇宙就不能再发生任何大的变动，这时宇宙将处于某种惰性的死的状态中。

---Clausius“论热力学第二定律”(1867)卡农、乔治·梅特勒的大爆炸学说认为，宇宙是以有序的状态开始，不断地向无序状态发展，它与热力学第二定律是相符的。热力学第一定律说明能量是守恒的、不灭的，只能从一种形式转变到另一种形式；热力学第二定律（熵定律）却表明：能量不可逆转地沿着一个方向转化，即从对人类来说是可利用的变为不可利用的状态。有效能量告罄时，是“热寂”──死寂的热平衡状态。第二定律意味着整个宇宙最终将处于温度均匀的状态，……自此以后，宇宙将陷入永恒的静止状态。--Helmholzt--这条原理（热力学第二定律）只意味着废墟的体积不断增大--亚当斯--三是认为宇宙是无限的，不是封闭的，因而不能把“热二”定律推广到全宇宙.当时批判“热寂说”的观点主要的有以下几种：放射到太空中去的热一定有可能通过某种途径（指明这一途径，将是以后自然科学的课题）转变为另一种运动形式，他能够重新集结和活动起来。---恩格斯---热平衡伴随着涨落现象，而后者是不遵守热力学第二定律的。---Boltzmann--现在我们认识到，为什么现实的宇宙并没有达到热寂状态，主要是基于以下两点：一是宇宙在膨胀，二是引力系统乃具有负热容的不稳定系统.宇宙早期是处于热平衡的高温高密度“羹汤”，从这一单调的浑沌状态开始，在膨胀的过程中一步步发展出愈来愈复杂的多样化结构.在宇宙范围里万有引力起主导作用。引力系统的特点是不稳定性，某处因涨落密度稍有增加，那里就会对周围物质产生较强的吸引力，吸引更多的物质靠拢过来，聚结出一些尺度不同的团块来，使局部的密度进一步增大。于是，在微观上形成了原子核、原子、分子，在宏观上演化出星系团、星系、恒星、形成星系、星系团、超星系团等结构。哈勃红移与宇宙膨胀：1929年，美国天文学家哈勃通过研究星系的光谱线的红移规律得出宇宙在整体膨胀的结论。天体系统是自引力系统,按照位力定理,得到能量时动能减少,从而温度降低;失掉能量时动能增加,从而温度升高。对于自引力系统来说需要减少能量来提高它们的温度,即它们具有负的“热容量”。负热容系统都是不稳定的,所以自引力系统是不稳定的。比如天文观测上万有引力使恒星收缩，因而引力势能降低，所降低的引力势能的一部分以热辐射形式向外界放热，另一部分能量使自身温度升高。从幼年期恒星变为主序星，就依靠恒星的引力收缩，多方负热容可使星体温度升高到能产生热核反应的温度.

对于静态的封闭系统，熵才有固定的、平衡态的极大值。对于引力系统，密度均匀态并不是概率最高的.具有负热容的系统是不稳定的，它没有平衡态，不能把通常的“热二”定律用于其上.由于不存在平衡态，因此，热力学第二定律根本不适用于存在自引力系统的宇宙，热寂论也就无从谈起了。13：50-48：03；01：23-§6-8信息熵许多物质结构都是在热力学平衡条件下出现的平衡结构（如晶体结构）。耗散结构是指处在远离平衡态的开放系统在外界能量流或物质流的维持下，通过自组织形成的一种新的有序结构。贝纳尔对流：从下方加热的液体，当上下液面的温度差超过某一特定的阈值时，液体中便出现一种规则的对流格子，它对应着一种很高程度的分子组织，这种被称为贝纳尔流图像，就是液体中的一种耗散结构。物理、化学家与生物学家的争论按照达尔文进化论的观点：生命的发生和物种的进化，都是从低级到高级、从无序到有序的变化。生物体中的自组织现象麦克斯韦妖MaxwellDemon小精灵(麦克斯韦妖)把守住气体容器内隔板上的一个小门，假设隔板绝热，小门没有摩擦。小精灵可以判断分子运动速度，他只允许左侧运动速度高的分子到右侧，这样无需作功，经过一段时间可达到使左侧温度降低并使右侧温度升高的效果。孤立系统的熵减少了。再谈麦妖1927年，匈牙利一个叫西拉德的人指出：麦妖要识别快、慢分子，必须使用“电筒”或“灯光”探测。当光被分子散射后，麦妖接收此散射光，才能知道该分子是快分子还是慢分子，并依据此决定是否开启小门。西拉德的这一判断过程，会使“电筒”或“灯”在发光时产生熵增加，因为电和光都导致发热。根据西拉德的计算，这一熵增加将超过麦妖控制小门所获得的熵减小，故最后总熵仍是增大的。西拉德的设想使得信息与熵之间第一次建立了联系，减小熵是以获得信息为前提的。麦克斯韦妖的功勋使我们把信息和熵联系起来，信息是什么?现代社会信息概念甚广，不仅包含人类所有的文化知识，还概括我们五官感受的一切，信息的特征在于能消除事情的不确定性。例如电视机出了故障，对缺少这方面知识的人来说，他会提出多种猜测，而对于一个精通电视并有修理经验的人来说，他会根据现象准确地说出毛病之所在。前者这方面知识（信息量）少，熵较大，后者这方面知识（信息量）多，熵较小。开放系统熵的变化孤立系统开放系统（和外界有能量交换和物质交换的系统叫开放系统）开放系统的熵变系统与外界交换能量或物质而引起的熵流系统内部不可逆过程所产生的熵增加即：在开放或封闭系统，只要有足够大的负熵流存在，则不可逆过程可以导致体系趋于有序的状态。1)熵与信息关联信息论的创始人是美贝尔电话研究所的数学家Shannon信息论中的熵：信息的度量单位：由信息论的创始人Shannon在著作《通信的数学理论》中提出、建立在概率统计模型上的信息度量。他把信息定义为“用来消除不确定性的东西”。从量的方面描述了信息的传输和提取问题，创立了信息论。于是信息论首先在通信工程中得到广泛应用，为信息科学的研究奠定了初步的基础。

将信息熵比喻为信息世界的“万有引力”不确定性，就是信息的“万有引力”。信息如果是一只苹果，不确定性，就是引导它从树上掉下来的那个“力”。信息论：负熵是信息量多寡的量度.通常的事物常具有多种可能性，最简单的情况是具有两种可能性.在信息论中，把从两种可能性中作出判断所需的信息量叫做1比特（bit）,这就是信息量的单位令

，则可得到常数

假定一个信息量是n个相互独立的选择的结果，其中每个选择都是在0或1中作出，则这个信息量的可能的选择数W值为于是信息量单位称为比特(bit)，在通信中广泛使用，是计算机中(对内存、硬盘和软盘容量的计算)的最小存储单位。1个字节是8个比特(1byte=8bit)，它容得下一个8位二进制数，或说它可记住256个(28)可能状态中究竟是哪一个

从4张花色不同的牌中判断出某一张牌的花色所需的信息量是2bit.从8种可能性中做出判断所需的信息量是3bit,从16种可能性中作出判断需要4bit的信息量等.实际上信息是熵的对立面，获得信息使不确定度减少，即减少系统的熵。信息熵的减少事件不确定性的减少结构信息