[科普中國]-吉布斯悖論

熱力學(xué)中的吉布斯悖論（又稱吉布斯佯謬）是由美國物理學(xué)家約西亞·吉布斯提出來的。吉布斯悖論一直是統(tǒng)計力學(xué)和量子力學(xué)的學(xué)科發(fā)展中的一個重要議題。

簡介熱力學(xué)中的吉布斯悖論（又稱吉布斯佯謬）是由美國物理學(xué)家約西亞·吉布斯提出來的。吉布斯悖論一直是統(tǒng)計力學(xué)和量子力學(xué)的學(xué)科發(fā)展中的一個重要議題。

混合當(dāng)然是指不同物質(zhì)的混合。相同的物質(zhì)放在一起就不叫混合了。混合熵的計算數(shù)值是一定的，無論兩種物質(zhì) A 和 B 僅僅有些微差別還是差別很大。當(dāng)兩種物質(zhì)僅僅有些微差別時混合過程仍然有所謂混合熵。當(dāng)兩種物質(zhì)完全相同時混合熵的計算數(shù)值為零?；旌响仉SA和B的相似程度的變化是不連續(xù)的。

對這個佯謬的解釋是，當(dāng)氣體不同時，不論其程度如何，原則上是有辦法把它分開的，因此混合有不可逆的擴(kuò)散發(fā)生。但如果兩氣體本來就是一種氣體的兩部分，則混合后是無法再分開復(fù)原的。因此在理論上并無矛盾。對吉布斯悖論中的混合熵隨A 和B的相似程度的變化的不連續(xù)性有多種解釋。

真要解吉布斯悖論就必須證明混合熵實際上是連續(xù)變化的。約翰·馮·諾伊曼(John von Neumann)提出混合熵隨A和B的相似程度的變化而連續(xù)地變?yōu)榱恪?

熵化學(xué)及熱力學(xué)中所謂熵（英語：entropy），是一種測量在動力學(xué)方面不能做功的能量總數(shù)，也就是當(dāng)總體的熵增加，其做功能力也下降，熵的量度正是能量退化的指標(biāo)。熵亦被用于計算一個系統(tǒng)中的失序現(xiàn)象，也就是計算該系統(tǒng)混亂的程度。熵是一個描述系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)，但是經(jīng)常用熵的參考值和變化量進(jìn)行分析比較，它在控制論、概率論、數(shù)論、天體物理、生命科學(xué)等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用，在不同的學(xué)科中也有引申出的更為具體的定義，是各領(lǐng)域十分重要的參量。1

混合熵設(shè)在一密閉容器的兩邊分別裝有服從理想氣體假設(shè)的兩種氣體1和2，其溫度及壓力均相同，中間以一隔板隔開。當(dāng)隔板抽去之后，1 和2兩種氣體分別擴(kuò)散至整個容器空間，直至分布均勻為止。設(shè)和分別為氣體1和氣體2在混合氣體中所占摩爾分?jǐn)?shù)?；旌响?img src="https://img-xml.kepuchina.cn/images/newsWire/E21Jy4jHDwSOl6tI9FfRu89u0BDayACFLJMR.jpg" alt="" />為：

其中為氣體常數(shù)為氣體的摩爾數(shù)。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學(xué)