吉布斯悖論
吉布斯悖論，又稱吉布斯佯謬（英語：Gibbs paradox）是熱力學和統計物理學中的一個概念，最早由美國物理學家約西亞·吉布斯提出來，該悖論一直是統計力學和量子力學的學科發展中的一個重要議題。
內容
[編輯]吉布斯自己也考慮了如果理想氣體的熵不混合，會出現兩個理想氣體相同的容器中的體積、質量、溫度、壓力等都相同的問題。[1]
每個容器都有一定的熵S[註 1]，當打開容器壁間的門，讓氣體顆粒在容器之間混合，此時由於系統處於平衡狀態，因此不會發生宏觀變化。雙容器系統中的氣體熵可以很容易地計算，但如果方程不混合，熵就不會是2S。事實上，吉布斯定義和研究的非廣義熵數量將預測更多的熵。關上門後再次將熵減少到2S，這被認為違反了熱力學第二定律。[1]
混合當然是指不同物質的混合。相同的物質放在一起就不叫混合了。混合熵的計算數值是一定的，無論兩種物質 A 和 B 僅僅有些微差別還是差別很大。當兩種物質僅僅有些微差別時混合過程仍然有所謂混合熵。當兩種物質完全相同時混合熵的計算數值為零。混合熵隨A和B的相似程度的變化是不連續的。[原創研究？]
對這個佯謬的解釋是，當氣體不同時，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散發生。但如果兩氣體本來就是一種氣體的兩部分，則混合後是無法再分開復原的。因此在理論上並無矛盾。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性有多種解釋。[來源請求]
真要解吉布斯悖論就必須證明混合熵實際上是連續變化的。約翰·馮·諾伊曼提出混合熵隨A和B的相似程度的變化而連續地變為零。
注釋
[編輯]- ^ 取決於每個容器的體積
外部連結
[編輯]參考文獻
[編輯]- Chih-Yuan Tseng & Ariel Caticha. R. L. Fry , 編. Bayesian Inference and Maximum Entropy Methods in Science and Engineering. AIP Conference Proceedings 617 (617): 331. 2001. arXiv:cond-mat/0109324
. doi:10.1063/1.1477057. |chapter=被忽略 (幫助) - Dieks, Dennis. The Gibbs Paradox Revisited. Dennis Dieks; Wenceslao J. Gonzalez; Stephan Hartmann; Thomas Uebel; Marcel Weber (編). Explanation, Prediction, and Confirmation. The Philosophy of Science in a European Perspective. 2011: 367–377. ISBN 978-94-007-1179-2. arXiv:1003.0179 . doi:10.1007/978-94-007-1180-8_25.
- ^ 1.0 1.1 Gibbs, J. Willard. On the Equilibrium of Heterogeneous Substances. Connecticut Acad. Sci. 1875–1878. ISBN 0-8493-9685-9. Reprinted in Gibbs, J. Willard. The Scientific Papers of J. Willard Gibbs (Vol. 1). Ox Bow Press. October 1993. ISBN 0-918024-77-3. and in Gibbs, J. Willard. The Scientific Papers of J. Willard Gibbs (Vol. 2). Ox Bow Press. February 1994. ISBN 1-881987-06-X.