克勞修斯引入了熵的概念來描述這種不可逆過程,。
在熱力學(xué)中,,熵是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù),它的物理表達(dá)式為:
S =∫dQ/T或ds = dQ/T
其中,,S表示熵,,Q表示熱量,,T表示溫度。
該表達(dá)式的物理含義是:一個(gè)系統(tǒng)的熵等于該系統(tǒng)在一定過程中所吸收(或耗散)的熱量除以它的絕對(duì)溫度,??梢宰C明,只要有熱量從系統(tǒng)內(nèi)的高溫物體流向低溫物體,,系統(tǒng)的熵就會(huì)增加:
S =∫dQ1/T1 ∫dQ2/T2
假設(shè)dQ1是高溫物體的熱增量,,T1是其絕對(duì)溫度;
dQ2是低溫物體的熱增量,,T2是其絕對(duì)溫度,,
則:dQ1 = -dQ2,T1>T2
于是上式推演為:S = |Q2/T2|-|Q1/T1| > 0
這種熵增是一個(gè)自發(fā)的不可逆過程,,而總熵變總是大于零,。
孤立系統(tǒng)總是趨向于熵增,最終達(dá)到熵的最大狀態(tài),,也就是系統(tǒng)的最混亂無序狀態(tài),。但是,對(duì)開放系統(tǒng)而言,,由于它可以將內(nèi)部能量交換產(chǎn)生的熵增通過向環(huán)境釋放熱量的方式轉(zhuǎn)移,,所以開放系統(tǒng)有可能趨向熵減而達(dá)到有序狀態(tài)。
熵增的熱力學(xué)理論與幾率學(xué)理論結(jié)合,,產(chǎn)生形而上的哲學(xué)指導(dǎo)意義:事物的混亂程度越高,,則其幾率越大。
現(xiàn)代科學(xué)還用信息這個(gè)概念來表示系統(tǒng)的有序程度,。信息本來是通訊理論中的一個(gè)基本概念,,指的是在通訊過程中信號(hào)不確定性的消除。后來這個(gè)概念推廣到一般系統(tǒng),,并將信息量看作一個(gè)系統(tǒng)有序性或組織程度的量度,,如果一個(gè)系統(tǒng)有確定的結(jié)構(gòu),就意味著它已經(jīng)包含著一定的信息,。這種信息叫做結(jié)構(gòu)信息,,可用來表示系統(tǒng)的有序性;結(jié)構(gòu)信息量越大,,系統(tǒng)越有序,。因此,信息意味著負(fù)熵,、反熵增或熵減,。