Question

一只花瓶從某一高處自由落下，落到地面上摔碎的過程中熵將怎樣變化？試分析說明．

Answer 1

解：一只花瓶從某一高處自由落下，隨著花瓶的下落，其速度增加（忽略空氣阻力），動能也增加．但是能量的這種增加不改變花瓶的熵．如果“咔嗒”一聲，花瓶到達地面摔碎了，并且停在那里，這個現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)換又該如何分析？有人說，這是一個與熱現(xiàn)象無關(guān)的典型力學(xué)問題，即通過碰撞花瓶把動能（及內(nèi)部的一部分結(jié)合能）傳給地面，使其增加了能量，結(jié)論自然不錯，但似乎沒有說明能量的最終去向．其實墜落的花瓶被摔碎本身是個不可逆過程，而不可逆過程也必然與熱現(xiàn)象有關(guān)．花瓶因重力做功而獲得的動能E_k通過與地面及附近的空氣分子碰撞，最終把能量耗散到房間里的大量原子上去了，這一能量耗散增加了房間里空氣分子無規(guī)則運動的能量（無序程度增加）．從而增加了房間里的熵，熵的增加將與房間得到的大小為Q=△E_k=Mgh的熱量相同．我們可以得出結(jié)論：當房間達到平衡分布后，房間里的熵的增加量為△S= Mgh/T(因為△S= Q/T).