Представление о кинетическом уравнении.

До сих пор мы рассматривали стационарные ансамбли, термодинамические потенциалы которых не зависят от времени. Такие ансамбли – часто встречающаяся идеализация физической картины. В настоящее время гораздо большее значение представляют статистические процессы, происходящие в неоднородных системах, и процессы с участие внешних сил. О неоднородных системах будет сказано позже.

Для описания термодинамических и статистических процессов используются специальные методы. Примерами таких процессов могут служить процессы в лазерных полях (лазерная обработка – плавление, испарение, т.п.), возбуждение электрического тока в сложных проводящих системах, да и любые другие технологические процессы, и процессы передачи информации. Эти методы применимы в химии, биологии, экономике, медицине, метеорологии и многих других областях деятельности человека. Речь идет о кинетических уравнениях, которые дают описание динамики изменения различных термодинамических потенциалов во времени. Чаще всего используется кинетическое уравнение для функции распределения частиц по какому-либо параметру. Первым таким уравнением следует считать кинетическое уравнение Больцмана, которое можно записать для распределения частиц по энергиям в виде: .

– вероятность перехода в единицу времени из состояния 2 в состояние 1, – вероятность перехода из состояния 1 в состояние 2, эти функции учитывают внешние воздействия или просто упругие столкновения частиц, – функция, которая учитывает закон сохранения энергии .

Приведенное кинетическое уравнение записано в сжатом виде (не раскрыты функции G и Р, имеющие разный вид для разных кинетических процессов). Но уже сейчас видно, что это очень сложное уравнение, решение которого представляет значительные трудности.

На основе кинетического уравнения Больцмана впервые была строго математически доказана теорема Больцмана о не убывании энтропии в замкнутой статистической системе и, тем самым, дано подтверждение Второму началу термодинамики.