Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
4. Статистическое толкование энтропииВеличина, названная энтропией, формально определена равенством (9.1), и мы показали на нескольких примерах, что она находится в обратном соответствии качеству энергии. Второе начало устанавливает, что энтропия должна всегда возрастать, тогда как энергия всегда теряет свое качество (деградация энергии Кельвина). Ясное истолкование этих общих свойств дано Гиббсом, Максвеллом, Больцманом и завершено Планком. Основание этого объяснения найдено в атомной структуре материи и квантовых законах устойчивости атомов, молекул и кристаллов. Атомы так малы, что количество их в любом кусочке вещества, с которым мы экспериментируем, ошеломляюще велико. Грамм-атом вещества содержит около мы можем практически наблюдать, — это средние статистические величины. Статистическая теория термодинамики, основанная на этих общих замечаниях, представляет собой одну из наиболее разработанных глав физики. Как будет показано, энтропия связана с вероятностью. Можно создать искусственно замкнутую изолированную систему с очень маловероятной структурой. Если предоставить эту систему самой себе, то она будет эволюционировать в сторону более вероятной структуры. Вероятность имеет естественную тенденцию к возрастанию, как и энтропия. Точное соотношение дается известной формулой Больцмана — Планка:
где Рассмотрим, прежде всего, точный смысл числа Р, чтобы пояснить связь с теорией вероятностей. Согласно квантовой теории атомы и молекулы могут существовать лишь в виде конечного числа различных структур. На атомном уровне нет непрерывности, есть только дискретные стабильные (или метастабильные) структуры, и система атомов внезапно перескакивает от одной системы к другой, поглощая или излучая при этом энергию. Каждая из этих дискретных конфигураций квантованной физической системы называется микросостоянием (комплексна Планка). Рассмотрим теперь физическую систему: кусок кристалла, или газ в сосуде при определенных условиях в отношении объема, давления, полной энергии, температуры, химического строения. Макроскопические переменные — это те величины, которые мы можем измерить в лаборатории. Их недостаточно, чтобы полностью определить состояние системы. Имеется огромное число микроскопических переменных, которые невозможно в точности измерить: положения и скорости всех отдельных атомов, квантовые состояния этих атомов или молекулярных структур и т. д. Все эти неизвестные величины дают системе возможность принимать большое число разнообразных квантовых структур, или микросостояний. Общее число Р этих микросостояний мы и ввели в (9.15) и связали с энтропией системы. Это число чрезвычайно велико, но, конечно, и (9.15) имеет определенный смысл. В нашем рассуждении понадобится еще одно важное соотношение — известное соотношение между энергией и частотой
где
Рис. 9.1. Два тела Излучение испускается, когда физическая система теряет энергию, и поглощается, когда система получает энергию. Так как уровни энергии дискретны, частоты излучения (или поглощения) образуют прерывистый спектр, типичный для рассматриваемых атомных или молекулярных систем.
|
1 |
Оглавление
|