不要犯熵增原理PK熵产生原理的基本错误

 

熵增加原理适用于孤立（或绝热）体系并不适用于一般的封闭体系和开放体系。这是任何一个学过热力学基础知识的学者都应该知道的常识。方舟子先生曾经写过一篇博文：“以热力学定律的名义”批评了那些滥用熵增加原理于一般开放体系的情况。甚至愤怒地说：

 

神创论者在引用热力学第二定律的通俗说法时，完全无视了其前提：孤立系统。

 

李铭老师也加以转载并加了一句评论说：“这是一篇优秀的科普文章，足以让物理人惭愧。” 由于现实的热力学教学基本上停留在19世纪教学内容的水平，往往至今也没有介绍熵产生原理，结果在物理老师中也同样会犯类似的基本错误或者把熵增原理和熵产生原理两者混淆或对立起来。

 

傅献彩等编著的“物理化学”第四版p. 172在得到熵产生原理（即“d_iS（熵产生）却永远不会有负值。”）数学表达式：d_iS ≥ 0（2.124）以后明确地说明：热力学第二定律的最一般的数学表达式是熵产生原理而不是熵增加原理。原文（黑字为注释）如下：

 

热力学第二定律的最一般的数学表达式是式（2.124）[d_iS ≥ 0即熵产生原理]而不是式（2.125）[dS ≥ 0即熵增原理]。

 

北京大学韩德刚等编著的“物理化学，高等教育出版社，2001，p. 264”也明确指出，熵增加原理是熵产生原理的特例。原文如下：

 

熵产生原理不仅把熵增加原理作为特例包括在内，更重要的它已经成为广义热力学派（以Glansdorff和Prigogine为代表）创建非平衡态热力学的出发点。

 

欧阳百容的“热力学和统计物理，科学出版社，2007，p. 104”和汪志诚的“热力学、统计物理，第三版，高等教育出版社，2003，p. 179”对熵产生原理都有介绍或指出，熵产生原理对任何系统均成立。欧阳百容一书的原文如下：

 

根据热力学第二定律，对任何系统，下式

         d_iS ≥ 0  (4.1.8)

均成立。

 

“熵增原理”和“熵产生原理”是“特例”和“普适规律”之间的关系，或者说是“个别”和“一般规律”之间的关系。或者更形象地说，“熵产生原理”就是“扩展熵增原理”。把“熵增原理”滥用于开放体系肯定是错误的。同样把“熵增”和“熵产生”基本概念混淆起来或者把“熵增原理”和“熵产生原理”两者混淆或对立起来，都是属于这类基本的错误。

 

再次呼吁承担热力学教学的老师应该及早向同学介绍熵产生原理，哪怕用最少是时间介绍也为培养新一代的热力学家作出贡献。

 

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