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前苏联的朗道在《统计物理学》中使用“分子熵(s)”的概念,即介质中每个分子所拥有的“熵”…… 不过 朗道 只是为了对讨论问题的方便而权宜使用。 现在,鄙人 细想起来……突然注意到“分子熵(s)”概念的使用不仅仅是很方便而且具有物理基础。学术界一直以来都误以为热力学参量 诸如 “熵”、“温度”、“热能”、“比容”……等都只能适用于数量庞大的粒子集合系统;对于个别的微观粒子(如 分子、原子、电子等)就不能使用“熵”、“温度”、“热能”、“比容”……等热力学概念来描述。 我们不妨想象一下 当你手上的金戒指蒸发出一两个金原子扩散在整个房间的空气中,假如这个金原子具有放射性,并且假想我们的高超测量绝技能够跟踪它进行测量其瞬时速度的大小和方向……我们必将发现这个金原子的瞬时速度的大小和方向瞬息万变,变幻莫测不可预期......但却服从着麦克斯韦速率分布……那么你认为这个金原子的运动属于机械还是属于热运动,这个金原子的运动能属于机械能还是热能,对于这个金原子的行为的描述究竟应该用速度 自由程 轨迹方程;还是用温度 比容 熵 等热力学概念来描述更方便? 这个金原子在气体介质中自由翱翔(游逛)着,绝不会永远驻留在某一位置,必将不偏不倚地光顾每一个角落,造访每一个位置的概率(密度)在同一等势面上必然相等,造访不同高度的概率(密度)必然正比于当地气体的密度。因为金原子的游逛是永久的"完全自愿的"(不是被迫的)必然的永无休止的,处于热力学统计平衡态,即属于热力学可逆过程,或曰属于“定熵过程”。 其实 不仅仅是这个金原子 就是气体中任何一个分子都在自由地游逛着 造访没一个角落……都在做定熵游逛, 尤其对于单原子理想气体系统,每一个分子都在做无休止的自由的定熵(可逆)游逛……绝不是某个分子只能徘徊在某一个特定的位置; 任何一个分子都有完全平等的资格和权利造访每一个角落……当然热力学起伏是必然的 但在弛豫时间内应该经历了几乎所有规模的“起伏”,我只能观察到 “起伏”的平均效果 每个分子 都在作无休止的自由游逛……这个过程属于定熵(可逆)过程,但其“比容”并不保持恒定,同时又保持“定熵”,故而 必然也不能保证其温度的恒定。 |