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

77570. Петро Калнишевський 146.65 KB
  Останній кошовий отаман Запорозької Счі Петро Калнишевський прожив довге життя - 112 років. Рубежі трьох століть - XVII, XVIII і XIX - пройшли через його долю. Проте достовірні дані, підтверджені архівними документами про його діяльність, маємо лише за час його перебування в останній...
77575. РЕФЛЕКСИЯ И ЕЁ ВИДЫ 76 KB
  Её цель не просто уйти с урока с зафиксированным результатом а выстроить смысловую цепочку сравнить способы и методы применяемые другими со своими. Рефлексия может осуществляться не только в конце урока как это принято считать но и на любом его этапе.
77577. Реформаторы мировой индустрии гостеприимства 17.94 KB
  Конрад Хилтон в 1919 купил отель стоявший без дела и превращает его в наст гостиницу в 1925 открыл первый Хилтон отель. В 1949 первый Хилтон отель за рубежом. Сегодня отели Хилтон есть почти во всех странах.
77578. Реформи Марії-Терезії та Йосипа ІІ 39.5 KB
  У ці десятиліття були проведені реформи що торкнулися чи не всі сфери матеріального і духовного життя суспільства: аграрні відносини ремесло торгівлю промисловість церкву школу. Її реформи представляли собою помірний варіант політики освіченого абсолютизму.