熵和热力学第二定律

热力学第二定律可以通过物理量熵来表述。该定律指出，在任何不可逆过程中，宇宙的无序度都会增加。

考虑由 n 摩尔物质组成的理想气体经历绝热自由膨胀，这是一个不可逆过程。由于熵是状态函数，该过程中的熵变可通过设想一个具有相同初态和末态的可逆过程来计算。

这一可逆过程可近似为等温膨胀。

总熵变被发现取决于气体在膨胀前后体积的比值。此处，'n' 表示气体的物质的量，R 为气体常数。

由于环境与气体之间没有热量交换，其熵保持不变。因此，宇宙的总熵增加了。

每个气体分子的状态由其位置和速度描述，这些状态共同构成微观态。

气体体积越大，意味着每个分子的这些坐标可能越多，因此系统的无序程度越高。因此，熵用于量化无序性。