32775

Статистическое толкование энтропии

Доклад

Физика

Рассматривая Вселенную как изолированную систему и распространяя на неё второй закон термодинамики Р. Из сказанного в предыдущем разделе следует что к Вселенной в целом как изолированной системе F = 0 второе начало термодинамики неприменимо по определению. При этом второй закон термодинамики формулируется следующим образом: природа стремится от состояния менее вероятного к состоянию более вероятному. Таким образом являясь статистическим законом второй закон классической термодинамики выражает закономерности хаотического движения большого...

Русский

2013-09-05

31 KB

14 чел.

51.Статистическое толкование энтропии.

Рассматривая Вселенную как изолированную систему и распространяя на неё второй закон термодинамики, Р. Клаузиус пришёл к выводу о неизбежности «тепловой смерти» Вселенной, при которой в необозримом будущем в ней будет достигнуто состояние термодинамического равновесия и всякие процессы прекратятся. Этот вывод вызвал много споров, которые не прекращаются до сих пор. Из сказанного в предыдущем разделе следует, что к Вселенной в целом как изолированной системе (F = 0) второе начало термодинамики неприменимо по определению. В силу этого предсказанная Р. Клаузиусом «тепловая смерть» вследствие непрерывного возрастания энтропии ей не угрожает. Понятие энтропии приложимо исключительно к открытым (неизолированным) термодинамическим системам.

Напомним, что ни классическая, ни современная термодинамика не отрицают применимости второго начала к изолированным системам и в силу этого принципиально не могут противостоять упомянутому выше утверждению Клаузиуса достаточно решительно. Они опираются на статистическое истолкование второго закона с помощью формулы Больцмана:
S = k ln P,
где
Pтермодинамическая вероятность состояния системы. При этом второй закон термодинамики формулируется следующим образом: природа стремится от состояния менее вероятного к состоянию более вероятному.

Таким образом, являясь статистическим законом, второй закон классической термодинамики выражает закономерности хаотического движения большого числа частиц, входящих в состав изолированной системы. Для систем с относительно малым или бесконечным числом частиц второй закон термодинамики неприменим: в первом случае из-за возможных значительных флуктуаций, во втором — из-за равновероятности всех микросостояний.

Как видим, формулировка второго закона термодинамики, данная Больцманом, содержит в себе указание на относительность (нефундаментальность) этого закона и на недопустимость распространения его, на всю Вселенную в целом. В масштабах последней «на отдельных её участках вполне вероятны весьма мощные флуктуации энтропии. На этих участках естественными и самопроизвольными будут те процессы, которые сопровождаются не ростом, а уменьшением энтропии».

«Решив» таким образом, проблему тепловой смерти Вселенной, классическая и современная термодинамика одновременно предоставили карт-бланш изобретателям вечных двигателей второго рода. В самом деле, равновесную окружающую среду вполне правомерно представить как систему с бесконечным числом частиц (молекул) и на этом основании игнорировать второй закон термодинамики. С другой стороны, двигатель в масштабах окружающей среды представляет собой систему с относительно малым числом частиц, для которой второй закон термодинамики также неприменим. Возможность отбора теплоты от окружающей среды для выполнения работы оказалась, таким образом, вполне легитимной. Тем более, что для отопления помещений посредством тепловых насосов отбор теплоты от окружающей среды широко практикуется.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

10180. Наука как объект теоретического исследования 46 KB
  Наука как объект теоретического исследования Проблематика науковедения и его становление. Структура современного науковедения и место в нем философии науки. Философия науки изучение которой начинается является частью обширной области исследований.
10181. Изготовление орудий труда и накопление знаний о природных веществах в каменном веке. Значение использование огня в первобытном обществе 46 KB
  Изготовление орудий труда и накопление знаний о природных веществах в каменном веке. Значение использование огня в первобытном обществе. Человек и техника появились одновременно еще в каменном веке 2 млн лет конец 4го тысячелетия до н.э.. Первыми орудиями труда сознат
10182. Техника бронзового века. Изобретение и использование плуга, колеса, паруса 35.5 KB
  Техника бронзового века. Изобретение и использование плуга колеса паруса. Следующим этапом в развитии техники стало овладение человека металлом в качестве основного сырья для производства орудий. Люди постоянно использующие огонь не могли не заметить что прокалива
10183. Развитие технических знаний в Древней Греции. Архимед и становление инженерной механики 35.5 KB
  Развитие технических знаний в Древней Греции. Архимед и становление инженерной механики В период железного века достаточно много изобретений появилось в Древней Греции Среди ученых античности серьезно занимавшихся механикой особое место принадлежит Архимеду...
10184. Развитие техники в средние века. Создание доменной печи, часового механизма, печатного станка 41 KB
  Развитие техники в средние века. Создание доменной печи часового механизма печатного станка Период средневековья длившейся с V по первую половину XV в. оказался в целом благоприятным для технического развития что имеет свое объяснение. В 476 г. н.э. под напором варваров ...
10185. Техническая мысль эпохи Возрождения. Изобретения и инженерная деятельность Леонардо да Винчи 34.5 KB
  Техническая мысль эпохи Возрождения. Изобретения и инженерная деятельность Леонардо да Винчи Гениальным ученым-изобретателем эпохи Возрождения был Леонардо да Винчи 1452-1519 гг.. Он являлся незаконнорожденным сыном нотариуса. Когда Леонардо исполнилось 15 лет отец устр...
10186. Техника XVII - XVIII вв. Создание и использование паровой машины 43.5 KB
  Техника XVII-XVIII вв. Создание и использование паровой машины На протяжении практически всего XVII в. главным источником энергии оставался водяной двигатель. О его потенциальных возможностях свидетельствует крупнейшая гидротехническая установка сооруженная на реке Сена
10187. Трудовая биография и изобретательская деятельность И.И. Ползунова 33.5 KB
  Трудовая биография и изобретательская деятельность И. И. Ползунова Первый в мире универсальный паровой двигатель изобрел русский механик И. И. Ползунов 1728-1766 гг.. Он родился в Екатеринбурге в семье рядового солдата. Окончив горнозаводскую школу. Ползунов стал трудитьс
10188. Стефенсон Д. - основатель мирового локомотивостроения и железнодорожного дела 32 KB
  Д. Стефенсон основатель мирового локомотивостроения и железнодорожного дела Основоположником железнодорожного транспорта принято считать английскою инженера Джорджа Стефенсона 1781-1848 гг.. Он родился в семье потомственных рабочих угольных копи Ньюкасла где и сам на...