Студопедия Главная Случайная страница Задать вопрос

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Энтропия и вероятность. Статистический характер второго закона термодинамики. Третье начало термодинамики




7.Энтропия. Вероятность.

Более глубокий смысл энтропии вскрывается в статистической физике: энтропия связывается с термодинамической вероятностью состояния системы. Термодинамическая вероятность состояния системы − это число способов, которыми может быть реализовано данное состояние системы, или число микросостояний, осуществляющих данное макросостояние.

Согласно Больцману, энтропия системы и термодинамическая вероятность связаны между собой следующим образом:

, где − постоянная Больцмана, S − энтропия.

Энтропия определяется логарифмом числа микросостояний, с помощью которых может быть реализовано данное макросостояние.

В случае необратимых процессов в замкнутой системе энтропия возрастает, т. е. процессы в замкнутой системе идут в направлении увеличения числа микросостояний, иными словами, от менее вероятных состояний к более вероятным, до тех пор, пока вероятность состояния не станет максимальной. В случае обратимых процессов энтропия и термовероятность замкнутой системы остаются постоянными. Энтропия системы, находящейся в равновесном состоянии, максимальна.

Эти утверждения имеют место для систем, состоящих из очень большого числа частиц, но могут нарушаться в системах с малым числом частиц. Для малых систем может наблюдаться флуктуации, т. е. энтропия и термодинамическая вероятность состояний замкнутой системы на определенном отрезке времени могут убывать или оставаться постоянными.

С понижением температуры во всякой системе наблюдается тенденция к упорядоченности. Если бы тело можно было охладить до температуры, равной абсолютному нулю, когда тепловые движения молекул не мешали бы установлению порядка, то в системе установился бы идеальный порядок, которому соответствовала бы минимальная энтропия.

Если при абсолютном нуле температуры над системой совершить работу, то энтропия системы не изменится. Это доказано и отражено в теореме Нернста [2]:

при абсолютном нуле температуры любые изменения состояния происходят без изменения энтропии.

При Т=0 энтропия минимальна S=0. Иногда теорему Нернста возводят в ранг третьего начала термодинамики.

Часто третье начало термодинамики формулируют так: абсолютный нуль температуры недостижим.

Действительно, если бы существовало тело с Т=0 К (следовательно, S=0), то можно было бы построить вечный двигатель второго рода, что противоречит второму началу термодинамики.

 

 







Дата добавления: 2015-04-19; просмотров: 215. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.006 сек.) русская версия | украинская версия