74789

Второе начало термодинамики. Его статистический смысл

Доклад

Физика

Второе начало термодинамики можно сформулировать как закон возрастания энтропии замкнутой системы при необратимых процессах: любой необратимый процесс в замкнутой системе происходит так что энтропия системы при этом возрастает.

Русский

2015-01-05

32 KB

2 чел.

29.Второе начало термодинамики. Его статистический смысл.

второе начало термодинамики можно сформулировать как закон возрастания энтропии замкнутой системы при необратимых процессах: любой необратимый процесс в замкнутой системе происходит так, что энтропия системы при этом возрастает.

Можно дать более краткую формулировку второго начала термодинамики: в процессах, происходящих в замкнутой системе, энтропия не убывает. Здесь существенно, что речь идет о замкнутых системах, так как в незамкнутых системах энтропия может вести себя любым образом (убывать, возрастать, оставаться постоянной). Кроме того, отметим еще раз, что энтропия остается постоянной в замкнутой системе только при обратимых процессах. При необратимых процессах в замкнутой системе энтропия всегда возрастает.

Его статистический смысл 

Формула Больцмана позволяет объяснить постулируемое вторым началом термодинамики возрастание энтропии в замкнутой системе при необратимых процессах: возрастание энтропии означает переход системы из менее вероятных в более вероятные состояния. Таким образом, формула Больцмана позволяет дать статистическое толкование второго начала термодинамики. Оно, являясь статистическим законом, описывает закономерности хаотического движения большого числа частиц, составляющих замкнутую систему.

Укажем еще две формулировки второго начала термодинамики:

1) по Кельвину: невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является превращение теплоты, полученной от нагревателя, в эквивалентную ей работу;

2) по Клаузиусу: невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому.

Можно довольно просто доказать (предоставим это читателю) эквивалентность формулировок Кельвина и Клаузиуса. Кроме того, показано, что если в замкнутой системе провести воображаемый процесс, противоречащий второму началу термодинамики в формулировке Клаузиуса, то он сопровождается уменьшением энтропии. Это же доказывает эквивалентность формулировки Клаузиуса (а следовательно, и Кельвина) и статистической формулировки, согласно которой энтропия замкнутой системы не может убывать.

В середине XIX в. возникла проблема так называемой тепловой смерти Вселенной. Рассматривая Вселенную как замкнутую систему и применяя к ней второе качало термодинамики, Клаузиус свел его содержание к утверждению, что энтропия Вселенной должна достигнуть своего максимума. Это означает, что со временем все формы движения должны перейти в тепловую. Переход же теплоты от горячих тел к холодным приведет к тому, что температура всех тел во Вселенной сравняется, т. е. наступит полное тепловое равновесие и все процессы во Вселенной прекратятся — наступит тепловая смерть Вселенной. Ошибочность вывода о тепловой смерти заключается в том, что бессмысленно применять второе начало термодинамики к незамкнутым системам, например к такой безграничной и бесконечно развивающейся системе, как Вселенная.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64551. Дипломатические системы Древней Индии 32.5 KB
  Законы Ману были в этой редакции открыты англичанами в XVIII веке. Согласно индийскому преданию законы Ману божественного происхождения: относятся они к эпохе легендарного Ману считавшегося родоначальником арийцев.
64553. Понятие архитектуры вычислительной системы 50.86 KB
  В общем случае когда говорят об архитектуре фон Неймана подразумевают физическое отделение процессорного модуля от устройств хранения программ и данных. В настоящее время фоннеймановской архитектурой называется организация ЭВМ при которой вычислительная машина состоит из...
64554. Германский «Третий Рейх»: идеология и политическая практика национал-социолизма 80.07 KB
  Росло число сторонников коммунистической партии Германии на выборах 1932 года компартия получила наибольший результат за всю её историю с 1919 г. Экoномика Третьего рейха до и во время войны Успех нацистов в первые годы правления опирался...
64556. Технические правовые нормативные акты (ТНПА) по охране труда и их содержание 29.5 KB
  Технические кодексы и установившиеся практики ТКП Государственные стандарты ГОСТ Стандарт пожарной безопасности СН санитарные нормы СП санитарные правила ГН гигиенические нормативы ВГН временные гигиенические нормативы...
64557. Закон как источник права: понятие и классификация 13.27 KB
  Закон это принятый в особом порядке первичный правовой акт по основным вопросам жизни государства непосредственно выражающий общую государственную волю и обладающий высшей юридической силой Признаки закона: НПА принятый только высшим представительным органом или непосредственно...
64558. Системы координат объекта. Элементы внешнего ориентирования снимка 163.5 KB
  Геоцентрическую систему координат; произвольную систему координат связанную с характерными точками объекта местности. Положение и ориентацию системы координат снимка или что то же самое снимка в системе координат объекта OXYZ определяют элементы...
64559. Этическая проблема действия человека 15.25 KB
  Любое действие человека детерминировано Свободное действие ничем не детерминировано Как непротиворечиво соединить оба высказывания Можно решить что свободы нет. Давайте определим свободу и детерминированность Демонстрация того что решение возможно в рамках принципа рациональности...