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(http://en.wikipedia.org/wiki/Entropy_%28arrow_of_time%29)
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¨ä«e«áªºª¬ºA¡A¤À§O¬O (p,V) ¤Î (p/2, 2V)
©w¸q¤@Ó·sªºª¬ºA¨ç¼Æ æi (Entropy) S¡A¨äÅܤƬO ΔS = Sf - Si = ∫if dQ/T
¦Û¥Ñ¿±µÈ¦b p-V ¹Ï¤Wµe¤£¥X¸ô®|¡A¦ý¬JµM S ¬Oª¬ºA¨ç¼Æ¡A¤]´NÀ³¸Ó»P¸ô®|µLÃö¡A§Ú̦]¦¹¥i¥H¥ý¸Õ¤@Ó¸ô®|¡C¦Ó¤§«e¾Ç¹L¦Û¥Ñ¿±µÈ«e«á·Å«×¤£ÅÜ¡A¦]¦¹ i ¤Î f ÂI¦@¦b¦P¤@Ó T ȤW¡A¨úµ¥·Å¹Lµ{±N¬O³Ì¬°¤è«K¡]¯S§O¬O¥i°fªºµ¥·Å¹Lµ{¡^¡A¤S¥[¤W T È©T©wªº¸Ü¡A¿n¤À ∫if dQ/T Åܱo¯S§O²³æ¡G
ΔS = Sf - Si = 1/T ∫if dQ = Q/ T ¡]µ¥·Å¹Lµ{¡^
¤Wz¥i°fªºµ¥·Å¹Lµ{¥i¥Î±µ¤F¼ö®wªº®ð¬û¡A¦Ó¬¡¶ë¤W¦³¹]²É¥i½Õ¸`À£¤O¡C¤@¶}©l³]©w¦¨ (p,V) È¡A¤§«á¤@ÂI¤@ÂIºCºC²¾¨«¹]²É¡Aª½¨ì (p/2,2V) ¬°¤î¡C¨£¹Ï¡G
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¬°¤°»òn¾Ç³oÓ¡H¦]¬°³oùØ©w¤Fæi¡A«o¨S¦³ª½±µºâæiȦӬO¥Ñ¿n¤À¦¡ºâ®t²§È¡]Åܤơ^³o´N»Ýn¬Y±ø³s±µªìºA»P¥½ºA¶¡ªº¸ô®|¤F¡AÁ`¬On¦³Ópºâªº¤èªk¡C
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æi¬O¤@Óª¬ºA¨ç¼Æ³o¥ó¨Æ¥u¯à³z¹L¹êÅçÃÒ©ú¡C¦b¦¹§Q¥Î³q¹L¥i°f¹Lµ{ªº²z·Q®ðÅé¨Ó±´°Q¡C
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dEint = dQ - dW
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dQ / T = n Cv dT/T + p dV/T = n Cv dT/T + n R dV/V ¡]¤v¥Î¤W¤FpV = nRT¡^
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ΔS = Sf - Si = n Cv ln(Tf/Ti) + n R ln(Vf/Vi)
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¤W¤@¤p¸`³B²z¥Î¨ÓpºâæiÅܤƥi°f¹Lµ{¡A¥Ñ©ó¨Ã¤£¬O«Ê³¬¨t²Î¡A¦]¦¹¨S¦³¹H¤Ï«Ê³¬¨t²Î¤ºæin¼W¥[ªº°²³]¡C§â¼ö®w¯Ç¤J¤@°_¦Ò¶q¡A«h´N¤S¬O«Ê³¬¨t²Î¤F¡A¦¹®É¬y¤J®ðÅé¼ö¶q§Y¨Ó¦Û¼ö®w¡A¥B©w·Å¡A¬GæiÁ`©M¬°¹s¡C
§Ú̦³¡G¤@¹Lµ{µo¥Í©ó«Ê³¬¨t²Î¤º¡AY¤£¥i°f¡A¨t²Îæi¼W¥[¡FY¥i°f¡Aæi¤£ÅÜ¡Cæiµ´¤£´î¤Ö¡C
ΔS ≥ 0 ¡]¼ö¤O¾Ç²Ä¤G©w«ß¡^
æi©Ò¤Þ°_ªº¤O¡]Entropic Forces¡^
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dE = dQ - dW
¨ä¤¤ dW = F dx¡Adx ¬O¦ùªø¶q¡AdQ = T dS¡]¦]¬° ΔS = Q/T¡A¬G dS = dQ/T ¡A§Y©T©w·Å«×ªº Q »P S ¤p¶qÅܤƦ³Ãö¡^¡A¦]¦¹¦³
dE = T dS + F dx
¦b dx ¤£¤jªº±¡ªp¤U¡AdE = 0 ¬O¤@Ó¨}¦nªºªñ¦ü¡]¤]´N¬O»¡¡A¤p§ÎÅܤU¾ó½¦¤º¯à´X¥G¤£ÅÜ¡A³o¨ä¹ê¬O°ª¤À¤l§÷®Æªº¯S©Ê¡^¡A¦]¦¹¦³
0 = T dS + F dx
F = - T dS/dx
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ΔS =∫if dQ/T ¦¹¦¡§i¶D§ÚÌ¡A¥ô¦ó¼ö¯àªº¶Ç»¼¥²©w¥]§t¤FæiªºÅܤơA¥i°Ñ¨£·Å«×¹ïæi§@¹Ï
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¦]¬°´`Àô¡A¬G ΔEint = 0¡A±q²Ä¤@©w«ß
W = | QH | - | QL|
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ΔS = ΔSH + ΔSL= | QH| / TH - | QL| / TL ¡]µ¥·Å¹Lµ{Åý³oùتº±À¾É«Ü¤è«K¡^
´`Àô¡A¬G ΔS = 0¡A±o¥H¤UÃö«Y
| QH| / TH = | QL| / TL
¥t¥~¡A¥Ñ©ó TH > TL ¡A¬G | QH| > | QL|¡Aªí¥Ü°ª·Å¼ö®w³Q©â±¼¬ù¼ö¦h
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ε = | W| / | QH| ¡]¥ô¦ó¼ö¾÷ªº®Ä²v¡^
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εC = 1 - TL/TH ¡]¥d¿Õ¼ö¾÷ªº®Ä²v¡^
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§Ná¾÷¡]refigerator¡^
§N¾÷¬O¾a¤@³s¦ê¹Lµ{¡A§â¼ö¯à¥Ñ§C·Å³B²¾¦Ü°ª·Å³Bªº¸Ë¸m¡C
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¥d¿Õ¼ö¾÷ªº°f¾Þ§@§Y¬O¤@ºØ²z·Q§N¾÷¡A¨£¹Ï¡C
§@³Ì¤pªº¥\§â³Ì¦hªº¼ö±q§C·Å¼ö®w²¾¨«¡A´N¬O³Ì¤p®Ä²vªº§N¾÷¡C§N¾÷ªº®Ä²v©w¬°¡G
K = | QL| / | W|
¤@Ó¡]¥d¿Õ¡^²z·Q§N¾÷¡A°ò©ó¼ö¤O¾Ç²Ä¤@©w«ßªº | W| = | QH| - | QL| ¡A¤W¦¡¦¨¬°
KC = | QL| / (| QH| - | QL| )
¦]¬°¥d¿Õ§N¾÷¬O¥d¿Õ¼ö¾÷ªº°f¾Þ§@¡A¥d¿Õ¼ö¾÷ªºæiÅܤÆÃö«Y¦¡¥iª½±µ®M¥Î¡A«h¤W¦¡¦A¶i¤@¨B²¤Æ¦¨
KC = TL / ( TH - TL )
§¹¬ü§N¾÷¡H
¤£¥Î§@¥\¡A´N¯à±N¼ö¥Ñ§C·Å©â¦V°ª·Å¡A¨£¥Ü·N¹Ï
¥Ñ©ó´`Àô¡A¬G¤u§@ª«½èªºæi¤£ÅÜ¡AµM¦Ó¼ö®wªºæi·|ÅÜ¡A§C·Å¼ö®wÅܤÆ
- | Q | / TL
°ª·Å¼ö®wÅܤÆ
+ | Q | / TH
Á`æiÅܤÆ
ΔS = | Q| / TH - | Q| / TL
¦ý TH > TL¡A¬G ΔS < 0 ¦Ó¹H¤Ï¼ö¤O¾Ç²Ä¤G©w«ß
¦]¦¹¡A§¹¬ü§N¾÷¤£¦s¦b¡C
¼ö¤O¾Ç²Ä¤G©w«ßªº¥t¤@ºØ¡]µ¥®Äªº¡^´yz¡G
¨S¦³¥ô¦ó¤@¨t¦Cªº¹Lµ{¡A¥i¥H±N¼ö¥Ñ¤@Ó¬Y¯S©w·Å«×ªº¼ö®w¡AÂಾ¨ì¥t¤@ӷū׸û°ªªº¼ö®w¡A¦Ó¤£¶·n§@¥\¡C
¯u¹ê¼ö¾÷ªº®Ä²v
¥O εC ¬°¦b TL »P TH ¤§¶¡¤u§@ªº¥d¿Õ¼ö¾÷ªº²v®Ä¡A«h¨S¦³¥ô¦ó³o¼Ë·Å«×¤u§@¤Uªº¼ö¾÷¥i¥H¦³¶W¹L¥¦ªº¼ö®Ä²v¡CÃÒ©ú¦p¤U¡G
Y¦³¤@¼ö¾÷¨ä εX > εC ¡A«h®³¸Ó¼ö¾÷¨Ó¹ï¤@§N¾÷§@¥\¡A¹B§@©ó¬Û¦P¤§°ª§C·ÅÀô¹Ò¡A¦p¦¹µ²¦X¦¨¤@¦X§N¾÷¡A¦p°Ñ¦Ò¹Ï
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¬G | W | / | Q'H| > | W | / | QH|
§Y | QH| > | Q'H|
¤S¨â³¡¤À¶i¥X¤§§@¥\¬Ûµ¥ W = | QH| - | QL| = | Q'H| - | Q'L|
¦]¦¹¦³ | QH| - | Q'H| = | QL| - | Q'L| = Q ¡A¨ä¤¤ Q ¬Oµ²¦X§N¾÷ªº¼ö¬y¶q
«e±¤v±o | QH| > | Q'H| ¡A©ñ¦¹ Q ¬° ¥¿¡A
Á`µ²ªG¬O§Ú̬ݨ즹¤@µ²¦X«áªº§N¾÷¬O§¹¬ü§N¾÷¡A¹H¤Ï¼ö¤O¾Ç²Ä¤G©w«ß¡A
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W = N! / (n1! n2!)
²Îp¤O¾Çªº°ò¥»°²³]¡G
"©Ò¦³·LÆ[ºA³£¦³¬Û¦P¤§ªº¾÷²v"
¾÷²v©Mæi
ªi¯Y°Ò¼g¤U ®ðÅé²ÕºAªºæi S »P¸Ó²ÕºAªº¦h«¼Æ W ¤§¶¡ªºÅç«Y
S = k ln W
³oÓ«nªº¤½¦¡¨è¦bªi¯Y°Òªº¹Ó¸O¤W
W ¦b¼Æ¦r¤j®É¤£©ö¹q¸£pºâ¡A¥i§Q¥Î¥v¯SªL (Stirling¡A»P¥v¯SªL¤ÞÀºµo©ú¤£¬O¦P¤@¤H) ªñ¦ü¤½¦¡
ln N! ≈ N(ln N) - N
³Ü¤ô¤p³¾¡]drinking duck / bird¡^
§@·~¡G¸ÑÄÀ³Ü¤ô³¾ªº°Ê§@¾÷¨î
¦ÛµMªºÁͶաG¦Û¥Ñ¯à
¼ö¾Ç¤§¤O¾Ç°ò¦¡]²Îp¤O¾Ç¡^»P ¹M¾ú²z½×
«D¥¿Å¨t²Î¡G¯à¶qªºª`¤J»P¯Ó´²
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