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,。
該表達式的物理含義是:一個系統(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是其絕對溫度,;
dQ2是低溫物體的熱增量,T2是其絕對溫度,,
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基本概念,,指的是在通訊過程中信號不確定性的消除,。后來這個概念推廣到一般系統(tǒng),并將信息量看作一個系統(tǒng)有序性或組織程度的量度,,如果一個系統(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,信息意味著負熵,、反熵增或熵減,。