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火用（火用）是物理學熱力學領域的一個概念，它取代了熵，更準確地表示了當它被用于一個開放系統時，如地球上的工業或生物過程中時，它所發生的變化，火用表示一個系統中可用于有用工作的能量量。當系統執行其功能時，火用會在過程中使用，并且永遠不會被回收。從這個意義上說，科學家拿著燒杯，（火用）的使用有助于宇宙自身的整體熵，這是因為熵代表了一種能量最大分配的趨勢，到了不可能再發生變化的地步，熱死亡的概念代表了整個宇宙在遙遠的將來的一個時期，它被認為是一個封閉的系統，外界的能量永遠不會進入。最終，以熱的基本形式存在的能量預計將在整個空間中均勻分布，創造一個完全同質的環境，在那里生命本身是不可能的。因此，對（火用）能的分析是一種利用自然的、廣泛的熵過程并從更小的角度來看待它的方法，機械或任何有序過程或生物的局部尺度，這些過程或生物消耗能量以運行或生活在更高的秩序中。測量化學火用是一種表示自然資源消耗和地球上這些資源轉化為熱能時不可避免損失的一部分的方法汽車發動機就是一個很好的例子，它消耗火用來工作當發動機燃燒的燃料中的能量轉化為發動機中的熱量和壓力時，這些能量通過廢熱和機械運動排放到外部環境中，最終被帶到太空中，不再可回收用于有用的工作。這樣的火用符合熱力學第二定律系統或物體之間的不同能量水平隨著時間的推移有趨于平衡的趨勢。熱力學第一定律也與該原理相一致，即物質既不能被創造也不能被毀滅。由于火用分析是一種描述能工作的系統中可用能的方法，它并不是說能量已經被破壞，而是說它已經達到了系統無法再利用的狀態。計算系統的火用發展可以用各種數學公式來完成，它們取決于系統中使用了什么能量，是否產生火用熱，壓力、聲、光或其它形式的有用能量功。試圖表示所有因素的一個公式是：Ε=U–Ueq po（V-Veq）–Εo（S–Seq）∑μo（ni–nieq）i。在公式中，U，V，S，和ni都表示有序系統（如機器或生命形式）中的因素，包括其內部能量水平、體積質量和固有熵。其大小由分子量測量。用po、To和uo表示的值是外部環境的占位符，包括壓力、溫度和化學相互作用，eq的值代表熱力學平衡，所有系統都趨向于與其周圍環境的平衡雖然火用和熵的增加都被認為是一個終極的例子，說明了任何增加的物質秩序最終都會被取消，但這樣一個概念是基于這樣一個觀點：宇宙是一個封閉的系統，就像一個逐漸變慢的鐘，所有有序的過程都被認為是朝著最大熵和隨機性的方向發展的。然而，如果宇宙是一個開放的系統，外部能量通過太陽的能量不斷地進入地球，那么有序性的增加可以無限延長。這兩種物理理論都假設存在一個多元宇宙多個平行的相互作用的宇宙，或是一個更高能量的宇宙，都表明宇宙可能是一個開放的系統，能量從外部進入，火用得到補充。

發表于 2020-09-18 05:54
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分類：科學教育

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