Оглавление:
Физический смысл энтропии
- Приведенная выше формулировка второго закона дает нам опыт, и второй закон следует считать эмпирически доказанным в той же степени, что и первый закон. С введением новой функции состояния энтропии, стало возможным получить такую математическую формулировку 2-го закона адиабатически замкнутых систем. Физический смысл энтропии не так очевиден, как физический смысл внутренней энергии, например, потому что свойства энтропии возрастают в необратимом процессе, а сама необратимость противоречит обратимости всех механических движений.
Максимальное значение энтропии замкнутой системы достигается тогда, когда система находится в термодинамическом равновесии. Эта количественная формулировка 2-го закона термодинамики была дана Клаузиусом, а его молекулярно-динамическая интерпретация-Больцманом. Переход из неравновесного состояния в равновесное — это переход из состояния, которое может быть выполнено меньшим количеством способов, в состояние, которое выполняется очень большим количеством способов. Наиболее вероятным условием в замкнутой системе является состояние, которое реализуется наиболее многочисленными способами-тепловое равновесие.
Допуская, что тепло, образовавшееся при трении, передается проволоке в плоскости, перпендикулярной оси волочильной доски, определите распределение температуры в проволоке как функцию расстояния от волочильной доски. Людмила Фирмаль
В то же время маловероятно, что система естественным образом выйдет из равновесного состояния. Число методов, которые могут достичь этого равновесного состояния, называется термодинамической вероятностью и>. Число методов w, которые могут быть использованы для конкретного состояния системы, состоит, например, из 2 тел, равных произведению числа методов W ио о, причем каждое из этих тел может быть реализовано независимо. (6-14) (6.17 ). Однако термодинамические вероятности относятся не к тепловым свойствам системы, а только к механическим, таким как положение и скорость молекул в системе. space.
In кроме того, в отличие от рассмотренных ранее функций состояния (V,/), ω не является аддитивной-увеличение количества вещества в системе не приводит к такому же увеличению функции. Больцман предположил, что существует функциональная связь между 5 степенями. Для 2-х частей системы、 5СИ₀Т = = 5, 4-5 ″ (6.15） А термодинамическая вероятность реализации результирующего состояния равна (6.14） $ SIST = 5 (соединение)+ 5 (соединение). (6.16 ). Это уравнение функции заполняется логарифмической функцией и энтропией системы 5SYST = k1n co.
Начиная с (6.17), по мере увеличения вероятности состояния системы, значение 5cn₀t также увеличивается, значение равновесия должно быть максимальным, а значение co также increases. In уравнение (6.17), k-константа, которая связывает функцию 5 с теплотой. Определяет его значение. При изотермическом расширении идеального газа на 1 моль от объема V до объема V вся теплота, передаваемая газу, будет полностью работать(D(/ = 0） Р = Ф. = КТ 1П к/ к (6.18） По формуле Больцмана (6.17)、 Д5 = 5, −5,= » 1Н ко ^ ко. (6.19 )） Предположим, что объем I / является x-й частью объема V. In объем V, есть 1 молекула.
- Вероятность ω, эта молекула= 1/1 может быть найдена в объеме K, а вероятность ω,= 1 x может быть найдена только в объеме K. Вероятность нахождения обеих молекул одновременно = 1/1, co,=(1 / lg) e, для числителя (L / *- число Lnogadro）： Итак,= 1/1, так что=(1 / х) ч Соотношение термодинамических вероятностей позволяет выяснить, во сколько раз больше вероятность нахождения всех молекул, содержащихся в чем. Нью-Йорк! пК, / у,. Из сравнения формул (6.18) и (6.19), учитывая соотношение между-A、 d_2^ _.± Ад. выберите k, чтобы быть k1 ^ q = K, затем сумма 1.38•10⁻*3jZmol * город) (6.20) Называется постоянной Больцмана.
Измерения энтропии, полученные в некоторых случаях процесса изотермического расширения, составляют D5 =(CT-то же самое, что и ранее, полученные при анализе циклов Карно. Таким образом, статистическая физика обосновывает существование функций состояния-положение о том, что энтропия, приращение обратимого процесса, уменьшение теплоты, энтропия замкнутой системы стремится к максимуму. Эта функция состояния позволяет найти направление и равновесие процесса, используя измерение количества тепла.
Вышеприведенные методы применяются в задачах по дуговой сварке, штамповке, закалке, отжигу и прохождению снаряда по каналу орудия. Людмила Фирмаль
Концепция «теплового перемешивания Вселенной», связанная с принципом возрастания энтропии в замкнутой системе, была выдвинута Клаузиусом, который утверждал: «Вселенная есть теплота Вселенной.«Энергия мира постоянна, и Энтропия мира стремится к максимуму. Мир энтропии-самый большой, Вселенная-это тепловая смерть и гибель в состоянии равновесия Клауса и Томсона, концепция ложного падения, а Вселенная не может думать и верить, что Ф. Энгельс, В. И. Ленин были открыты иватом как конечные изолированные system. In Вселенной, процессы, которые не подчиняются непосредственно законам термодинамики конечных систем, могут развиваться.
В связи со статистической интерпретацией 2-го закона термодинамики необходимо отметить прямую зависимость между энтропией и степенью беспорядка. Температура объектов в системе будет приравнена к естественной, и газы будут смешиваться друг с другом. Состояние с большой турбулентностью характеризуется большей термодинамической вероятностью, чем более упорядоченное состояние. По мере развития необратимых процессов система переходит из состояния с низкой вероятностью в состояние с высокой вероятностью, что приводит к увеличению числа отказов в системе. system. So, энтропия является мерой отказа системы.
Рост энтропии в необратимом процессе приводит к тому, что энергия, которой обладает система, становится менее доступной за счет превращения в работу, а в состоянии равновесия такое превращение вообще невозможно. Равновесное состояние по отношению к окружающей среде обычно описывается в английской литературе как «смерть» (e) (состояние смерти системы).Поэтому в§ 1 этой главы мы подошли к первоначальной формулировке 2-го Law.
Смотрите также:
| Термодинамическая шкала температур | Коэффициент сопротивления |
| Энтропия | Однокомпонентная система |
