『化学』你的化学怎样？熵，这个神奇的东西，现在首次被成功地测量了
从19世纪末开始 ， 物理学家就知道能量从一个物体转移到另一个物体与熵有关 。 人们很快认识到 ， 这个量具有根本性的重要性 ， 于是它开始作为物理、化学和工程学中有用的理论量而兴盛起来 ， 然而 ， 它往往却很难衡量 。 基尔大学(CAU)的Dietmar Block教授和Frank Wieben教授现在在著名的科学期刊《物理评论快报》上发表了他们的新研究：现在已经成功地测量了复杂等离子体中的熵 。
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在这种电离气体中的带电微粒系统中 ， 研究人员能够同时测量粒子的所有位置和速度 。 通过这种方式 ， 能够确定熵 ， 正如物理学家路德维希·博尔兹曼(Ludwig Boltzmann)在1880年左右已经在理论上描述的那样 ， 等离子体中令人惊讶的热力学平衡 。 通过实验 ， 科学家能够证明：在复杂等离子体的重要模型系统中 ， 热力学基本原理都得到了满足 。 令人惊讶的是 ， 这适用于远离热力学平衡等离子体中的微粒 。
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在实验中 ， 能够通过激光束调整微粒的热运动 。 使用视频显微镜 ， 可以实时观察粒子的动态行为 ， 并从收集的信息中确定熵 。 因此 ， 该研究为未来强耦合系统热力学的基础研究奠定了基础 。 中国科学院实验与应用物理研究所的Dietmar Block教授说：这些研究也适用于其他系统 ， 这一成功的原因在很大程度上要归功于结果和诊断技术 。 一项日常实验说明了熵：如果你把一容器热水倒入一容器冷水中 ， 混合物比热水冷 ， 比冷水热 。
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但是 ， 你不能撤销这个过程 ， 因为它是不可逆的：中温的水不能分成一个装热水的容器中和一个装冷水的容器中 。 这个过程不可逆的原因是熵 ， 热力学第二定律指出 ， 封闭系统中的熵永远不会随着时间的推移而减小 。 因此 ， 冷热水的混合必须增加熵 。 或者 ， 熵也可以与无序程度或随机性相关 。 用高度简化的术语来说 ， 你可以说系统本身不会改变成更有序的状态 。
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如果有人必须创造秩序 ， 但混乱可能会自行产生 。 在二维等离子体晶体实验中 ， 测量了在不同温度下 ， 在两个态之间转移的体系的熵变化 。 单组分 ， 特别是双组分的尘埃团被限制在等离子体鞘中 ， 并利用激光操纵加热到不同的温度 。 研究发现 ， 从相空间得到的熵 ， 对于热容的结果是一致的 ， 即热容与杜龙-珀蒂特定律符合得很好 ， 研究还讨论了有限尺寸复杂等离子体热力学基本原理的正确性 。
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博科园｜研究/来自：基尔大学
【来源：***客户端】
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