自 19 世纪末以来，物理学家已经知道能量从一个物体转移到另一个物体与熵有关。人们很快意识到这个量是至关重要的，因此它开始在物理、化学和工程中作为有用的理论量蓬勃发展。但是，通常很难衡量。基尔大学 (CAU) 的 Dietmar Block 教授和 Frank Wieben 教授现已在著名科学期刊《物理评论快报》上发表了他们的新研究：他们现已成功测量了复杂等离子体中的熵。

在这种电离气体中在粒子系统中，研究人员可以同时测量粒子的所有位置和速度。通过这种方式，可以确定熵，正如物理学家路德维希·玻尔兹曼（Ludwig Boltzmann）在 1880 年左右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，科学家可以证明在复杂等离子体的重要模型系统中满足热力学的基本原理。令人惊讶的是，这适用于远离热力学平衡等离子体的粒子。

在实验中可以通过激光束调节粒子的热运动。使用视频显微镜，可以实时观察粒子的动态行为，并可以根据收集到的信息确定熵。因此，本研究为今后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Dietmar Block教授说：这些研究也适用于其他系统。这种成功的原因主要是由于结果和诊断技术。一个日常实验说明了熵：如果你把一个装热水的容器倒进一个装冷水的容器中，混合物会比热水更冷，比冷水更热。

但是，您无法撤消此过程，因为它是不可逆的：中温水不能分为盛热水的容器和盛冷水的容器。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时间减少。因此，冷热水的混合必然增加熵。或者，熵也可以与无序或随机的程度有关。用高度简化的术语来说，您可以说系统本身不会更改为更有序的状态。

如果有人要创建订单，但混乱可能会自行产生。在二维等离子体晶体实验中，测量了系统在不同温度下两种状态之间转移的熵变。单组分，尤其是双组分尘埃团被限制在等离子体鞘中，并通过激光操作加热到不同的温度。研究发现，从相空间得到的熵与热容的结果一致，即热容与Dulong-Petit定律吻合较好。该研究还讨论了有限尺寸复等离子体热力学基本原理的正确性。

博科园｜研究/来自：基尔大学

参考期刊《物理学评论快报》

DOI：10.1103/

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文章来源：《化学教与学》 网址: http://www.hxjyxzz.cn/zonghexinwen/2021/0911/1027.html