Принцип возрастания энтропии. Понятие энтропии

Статьи » Принципы возрастания энтропии. Экология Новосибирска » Принцип возрастания энтропии. Понятие энтропии

Немецкий физик Рудольф Клаузиус (1822-1888) приходит к выводу, что всякое тело имеет внутреннюю энергию, которую можно увеличивать двумя путями: производя над телом работу или подводя к телу тепло:

.

Таким образом, он открыл и теоретически доказал, что у температуры есть связанная с ней величина – энтропия (« гр. en – в, внутри + thrope – превращение, поворот), увеличение которой, умноженное на температуру, определяет количество тепла, полученного телом. Глубоко вникнув в исследования Карно, Клаузиус пришел к выводу, что в обратимом процессе тепловой машины сохраняется не количество тепла, содержащегося в теле, а совсем другая величина. Эта величина (S), подобно энергии, давлению, температуре характеризует состояние газа. Когда к газу подводится небольшая порция тепла , то S возрастает на величину равную

.

После открытия энтропии стало, наконец, ясно, почему было так трудно понять связь между теплом и температурой. Оказалось, что нельзя говорить о количестве тепла, заключенном в теле. Это понятие просто не имеет смысла. Тепло может переходить в работу, создаваться при трении, передаваться от тела к телу – но не сохраняться. Точный смысл имеет понятие количество тепла, переданного телу или отнятого у тела (иначе количество внутренней энергии, переданной в процессе теплообмена от одного тела к другому без совершения работы).

Энтропия – это количественная мера той теплоты, которая не переходит в работу.

S2-S1=ΔS=

Если процесс обратимый, то

Энтропия (S) в реальном процессе – затраты на холодильник, лучеиспускание, трение. При обратимом изолированном цикле нет изменения энтропии, она постоянна. В необратимых процессах энтропия возрастает до тех пор, пока система не придет в равновесие, и при этом энтропия будет максимальна. Работа прекращается в состоянии равновесия, A=0.

Отсюда Клаудиус вывел возможность тепловой смерти вселенной, так как идёт процесс накопления (повышения) энтропии, и все процессы остановятся, но его (возможно) ошибка была в том, что он исходил из того, что вселенная – замкнутая система.

Энтропия определяет возможность, направление и предел самопроизвольных процессов в замкнутых системах. Энтропия – это количественная мера хаоса в системе.

Больцман:

d=khW

– показывает меру беспорядка, или хаоса.

W - Термодинамическая вероятность системы – это число микросостояний, соответствующих данному макросостоянию системы: число способов реализации данного макросостояния.

Если W=1, то S=0 – только идеальный кристалл при Т=0.

Энтропия идеального кристалла при Т=0 равна нулю. Если в кристалле есть хотя бы один дефект, то W=2, и S>0. Sгаза>Sжидк>Sтв.тела[2]


Прочие статьи:

Строение зрительного и слухового аппаратов
Глаз у крупных китов имеет массу около 1 кг, а у мелких дельфинов он достигает величины глаза собаки. Глазное яблоко почти шаровидное, спереди несколько уплощенное. Щель глаза закрывается веками без ресничек. Белковая оболочка / толстая и ...

Опосредованное обучение.
Почти у всех видов млекопитающих и птиц, а также у многих видов рыб имеет место явление, которое называют опосредо­ванным обучением: это взаимообучение животных, приобретение ими при общении новых элементов поведения, повышающих устойчиво ...

Общая характеристика биологии в додарвиновский период
Развитие ботаники и зоологии. Господство в науке представлений о неизменности природы и «изначальной целесообразности». Труды К. Линнея по систематике. Зарождение эволюционных идей. Учение Ж.-Б. Ламарка об эволюции органического мира. Пер ...

Разделы