热力学熵是衡量一个原子或分子系统中有组织或无组织能量的程度。它是以单位开尔文的能量焦耳来衡量的。熵是热力学第三定律的一个重要部分。
想象一下,一组分子有十个单位的能量。如果这些分子中的能量是完全有组织的,那么这些分子可以做十个单位的功。但是,如果能量变得不那么有组织(所以,熵增加了),这些分子可能只能做六个单位的功,尽管它们体内仍然有十个单位的能量。
当总熵达到时,就没有更多的能量可供消耗。一个很好的例子是一杯热茶。与茶叶所在的房间相比,茶叶的能量很大。随着时间的推移,茶叶中的热量会扩散到房间中。茶会变得更冷。这是因为茶叶中的能量(热)移动到周围地区。一旦茶叶变冷,就没有更多的热量可以传播。茶叶已经达到了总熵。
这些"房间"有两种类型。一种是开放系统,一种是封闭系统开放式系统是指能量(如热能)可以自由进出房间。封闭式系统是指房间与外界隔绝,没有能量可以进出。
在茶叶的情况下,房间是一个封闭的系统,任何能量都无法进入其中。但我们也可以通过在房间里放置一个加热器,使其成为一个开放的系统。如果我们打开加热器,我们就可以利用它的热量来重新加热这杯茶。新的能量被带进了房间。熵也因此减少了。从暖气片进入茶叶的热量可以再次进入房间,直到达到总熵。这就是热力学第二定律的内容。
一个现实生活中开放系统的例子是地球。它每天从太阳那里获得大量的能量。这使得植物能够生长,水能够保持流动性。如果我们把太阳拿走,植物就会死亡,水也会结冰,因为我们星球的表面会太冷。