物理课|《张朝阳的物理课》继续讨论热力学初谈熵概念( 三 )

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（张朝阳在介绍熵的定义）
“熵是一个状态函数，不与热过程有关，只与系统的状态有关。先看一个简单的例子，直观感受一下熵的概念。”张朝阳继续推导，考虑一个粒子数为N的理想气体从体积Vi自由膨胀到体积Vf的过程，这个过程不是准静态过程，所以不能直接套用上面关于熵的公式，但因为熵是个状态函数，它的变化只由气体的初始状态和末态决定，我们可以寻找一个准静态过程连接系统的初态与末态，就可以利用上述熵的计算公式计算出熵的变化。自由膨胀过程中理想气体不做功，气体内能不变，而理想气体内能只与温度有关，所以初态与末态的理想气体温度T不变，这样我们可以利用等温膨胀过程连接这个自由膨胀的初态与末态。前面已计算出等温膨胀时理想气体吸收的热量的表达式，代入上述熵的计算公式中即可得到熵的变化为：

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网友们从他的推导中发现，容器体积从Vi膨胀为Vf时，理想气体里每个粒子可取的位置空间，变大为原来的Vf/Vi倍，直观地，相当于每个粒子可取的状态数Ω，也变大为原来的Vf/Vi倍。由于理想气体是近独立粒子系统，那么具有N个粒子的整个理想气体状态数，将变大为原来的(Vf/Vi)^N倍。若设初态与末态的气体状态数分别为Ωi与Ωf，则有：

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“这与玻尔兹曼对熵的定义式S=k lnΩ 不谋而合。这也说明了熵是用来衡量系统混乱程度的量，并且该形式的熵的定义式对之后的统计力学有着非常大的意义。”张朝阳指出熵概念的重要性，他还说，“下周，我们将对熵的概念进行更广泛的探讨。”
打造知识直播平台：搜狐视频发力价值直播吸引诸多科普播主入驻
【 物理课|《张朝阳的物理课》继续讨论热力学初谈熵概念】截至目前，《张朝阳的物理课》已直播三十多期。张朝阳先是从经典物理学开始，科普了牛顿运动定律与能量动量守恒；讲解机械振动与波动方程并计算空气中的声速，顺便讨论与此相关的理想气体状态方程和能量均分定理。尔后从经典物理的“两朵乌云”说起，向近现代物理过渡，包括由黑体辐射研究引出的维恩、瑞利-金斯、斯特潘、普朗克等系列公式；由电磁学和时空性质引发的相对论议题，如洛伦兹变换、尺缩钟慢、质能关系、粒子衰变等。
此后逐步进入量子力学领域，从基础的薛定谔方程、算符对易关系、不确定性原理等理论内容，到无限深势阱、氢原子波函数、原子能级与简并等基础模型，再到谐振子量子化、分子振转光谱、自由度的冻结、气体定容比热的温度阶梯等更加具体实用的案例。内容丰富、覆盖广泛，理论公式由浅入深、繁简交融，研究对象由小到大、由少到多，从单电子原子到多电子原子、多原子分子，再到由众多粒子组成的宏观物质，实际上已经逐渐进入到统计物理学领域。接下来的玻尔兹曼分布、麦克斯韦速度分布律等，也就顺势引入，顺理成章。
从三十多期的物理课可以看出，《张朝阳的物理课》的直播风格独树一帜——通过观察日常生活现象、用网友比较熟悉的话题来提升兴趣，再以公式推导的方式解释其背后的物理原理，“透过现象看本质”，进而反过来解决生活中的类似问题。
张朝阳认为研究自然界是特别有意思的事情，他希望物理课的受众能保有好奇心，“在好奇心驱使下，了解自然界的奥秘，了解我们在这个世界生存的道理”。该课程于每周周五、周日12时在搜狐视频直播。同时，网友可以在搜狐视频“关注流”中搜索“张朝阳”，观看往期完整视频回放。
除《张朝阳的物理课》外，搜狐视频也邀请各专业领域头部播主入驻，直播科普知识，传递价值。北京交通大学理学院教师陈征博士玩起了“奇趣的科学实验”，走进“光的波粒二象性”；康奈尔大学物理化学博士包坤，化身“包大人玩科学”，教普通人看懂2021年诺贝尔奖；还有天体物理博士刘博洋科普“日全食是怎么产生的”，理论物理博士周思益也开通“弦论世界”直播课等。未来还将有更多知识播主入驻，一起互动玩转科学。

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