虽然熵是热力学的基石，但它仍然是课堂上教授初出茅庐的物理学家最令人烦恼的概念之一。结果，许多人将这个概念过度简化为宇宙中无序的数量，而忽略了其潜在的定量性质。

在《物理老师》中，研究人员T. Ryan Rogers设计了一个手持模型来为学生演示熵的概念。使用日常材料，罗杰斯的方法允许学生以新的直觉面对这个话题 - 一种专门针对熵和无序之间混淆的直觉。

“这是一个巨大的概念障碍，”罗杰斯说。“好消息是，我们发现这是你可以在早期相对容易地纠正的东西。坏消息是，这种误解很早就被教导了。

虽然许多类选择将熵称为“无序”的不完美的定性简写，但它在数学上被定义为能量在系统中分配的方式的数量。这样的定义仅仅要求学生理解粒子如何储存能量，正式名称为“自由度”。

为了解决这个问题，罗杰斯开发了一个模型，将骰子和按钮等小物体倒入盒子中，复制一个简单的热力学系统。密集填充箱中的一些粒子被包装到位，这意味着它们的自由度较低，导致整体低熵系统。

当学生摇晃盒子时，他们将能量引入系统，从而松开锁定的粒子。这增加了能量在盒子内分配方式的总数。

“你基本上放大了熵，所以学生可以说，'啊哈!在那里我看到了熵的增加，'“罗杰斯说。

随着学生进一步摇晃，粒子会形成一种更均匀地分配能量的配置。问题在于：在这个高熵点上，粒子落入有序排列状态。

“尽管它看起来更定向有序，但实际上熵更高，”罗杰斯说。

所有参加课程的学生在实验后都能够推理出熵的正确定义。

接下来，罗杰斯计划通过与其他教育工作者开始关于熵的对话来扩展该模型的范围，并创建一个更广泛的活动指南，以了解如何将这些工具包用于幼儿园到大学。他希望他的作品能激励其他人在课堂上澄清这种区别，即使是通过DIY方式。

“葡萄和Cheez-It饼干也非常有效，”罗杰斯说。

这篇文章，“研究课堂熵和无序的动手模型”，由T. Ryan Rogers撰写，发表在物理老师上。