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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 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
БЕСПОРЯДОК И ЭНТРОПИЯПри изучении кинетической теории газов нам удалось отождествить величины, подобные температуре, с чисто механическими величинами — средней кинетической энергией и т. д. Но прежде чем интерпретировать энтропию, следует ввести понятия вероятности и беспорядка (хаотичности). Если считать, что теплота как-то связана сдвижением, то уместно говорить об интенсивности этого движения (скажем, полной энергии) и о том, как это движение распределено (все частицы либо движутся с одной скоростью и в одну сторону, подобно шеренге хорошо вымуштрованных солдат, либо они мечутся во все стороны, как пассажиры на станции метро в час пик). Величину S, названную Клаузиусом энтропией, отождествляют в кинетической теории или статистической механике со степенью хаотичности движения в системе. Энтропия системы мала, когда движение в Системе упорядочено или когда распределение частиц в ней по скоростям и положениям маловероятно. Так, конфигурация частиц, движущихся с одинаковыми скоростями в одном направлении, имеет очень низкую энтропию. Система, в которой все частицы скопились в одном углу сосуда, тоже обладает малой энтропией. Максимальное же значение энтропии системы соответствует такой конфигурации, которая наиболее вероятна. Качественная зависимость между энтропией и вероятностью состояния имеет вид, показанный на фиг. 388:
Фиг. 388. Энтропия связана с вероятность данной конфигурации. При увеличении вероятности энтропия растет
Из этого определения следует, что энтропия наименее вероятной конфигурации, т. е. конфигурации, которую можно реализовать лишь одним способом, равна нулю, так как
Таким образом, нам удалось интерпретировать понятие энтропии в терминах понятий механики. Подобно тому как температура, определенная через среднюю кинетическую энергию, обладает всеми макроскопическими свойствами температуры, определенная указанным выше образом энтропия также обладает всеми требуемыми свойствами. С помощью полученного определения можно по-иному сформулировать весьма загадочное второе начало термодинамики, гласящее, что в любом физическом процессе энтропия растет. Теперь можно утверждать, что в любом физическом процессе распределение частиц в системе изменяется от менее вероятного к более вероятному (за исключением особых идеальных случаев, когда распределение не изменяется). Иными словами, в физических процессах упорядоченные системы стремятся стать неупорядоченными. Такая упорядоченная система, как, скажем, фарфоровая ваза, превращается в осколки, если вазу уронить. Рассыпанные осколки вазы сами по себе не могут сложиться нужным образом (это может случиться только в кино, если пустить киноленту в обратную сторону). Среди следствий из такой интерпретации второго начала имеются и такие, обсуждением которых мы можем развлекаться на досуге. Допустим, что все молекулы, образующие кусок мела, так упорядочили свое движение, что температура мела упала, а он сам не ожиданно подпрыгнул перед нашим взором. Вообще говоря, это возможно. Обычно при этом добавляют, что крайне маловероятно; если вычислить вероятность такого события, мы получим, что она равна одной миллиард миллиард...- иными словами, очень маленькой величине. Этим мы можем по крайней мере объяснить тот факт, что мы не наблюдаем такое событие ежедневно. Но оно может в принципе произойти. Допустим, что такое событие случилось. Скажем, кусок мела неожиданно подпрыгнул сам по себе (фиг. 389). «Поверим» ли мы своим глазам? Иными словами, нас
Фиг. 389. интересует не то, почему мы не наблюдаем такие события, а скорее вопрос: «Захотим ли мы их интерпретировать как статистическую флуктуацию или как иллюзию наших чувств?».
|
1 |
Оглавление
|