关于大系统与小系统的非平衡熵
统计力学
2018-03-28 v3
摘要
热力学对宏观系统在平衡与非平衡状态下的热行为作出确定的预测。统计力学旨在从构成这些系统的原子和分子的动力学与统计中导出此行为。该推导中的一个关键要素是宏观系统大量的微观自由度。因此，将熵等热力学概念推广到小（纳米）系统引发许多问题。在此我们将重新审视针对非平衡的大系统与小系统的各种熵定义。这些包括热力学（流体力学）熵、Boltzmann 熵和 Gibbs-Shannon 熵。我们将论证，尽管 Gibbs-Shannon 熵常被使用，但它并非此类系统（无论是孤立的还是与热库接触的）合适的物理熵：物理熵应依赖于系统的微观状态，而非依赖于主观的概率分布。为使这一观点与 Bechhoefer 的实验结果相一致，我们将论证热流体中纳米粒子的 Gibbs-Shannon 熵应被解释为流体中布朗粒子稀薄气体的 Boltzmann 熵。
引用
@article{arxiv.1712.08961,
title = {On the nonequilibrium entropy of large and small systems},
author = {Sheldon Goldstein and David A. Huse and Joel L. Lebowitz and Pablo Sartori},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.08961},
year = {2018}
}