Термодинамика закрытых и открытых систем. Общие сведения об энтропии.
Термодинамика описывает тепловые явления в макромире. Классическая
термодинамика сформулировала несколько принципов, или начал, которые вели к
важным мировоззренческим выводам. Первое начало термодинамики основано на
представлениях о том, что термодинамическая система обладает внутренней
энергией теплового движения молекул и потенциальной энергией их
взаимодействия. Согласно первому началу термодинамики количество теплоты,
сообщенное телу, увеличивает его внутреннюю энергию и идет на совершение
телом работы. Согласно второму началу термодинамики нельзя осуществить работу
за счет энергии тел, находящихся в состоянии термодинамического равновесия,
энтропия замкнутой системы возрастает, а ее максимальное значение достигается
в состоянии теплового равновесия. Термодинамические процессы необратимы, а
предоставленная самой себе система стремится к состоянию теплового
равновесия, в котором температуры тел выравниваются. Второе начало
термодинамики называют также законом возрастания энтропии. Распространение
второго начала термодинамики на всю Вселенную, понимаемую как закрытая
система, привело к созданию теории тепловой смерти, согласно которой все
процессы в мире ведут к состоянию наибольшего равновесия, т.е. хаосу Теория
тепловой смерти Вселенной была разработана в середине XIX в. В. Томпсоном и
Р. Клаузйусом, ее постулаты звучат следующим образом:
|
|
|
ü энергия Вселенной постоянна;
ü энтропия Вселенной, понимаемой как закрытая система, возрастает.
Смысл этих постулатов заключается в том, что со временем все виды энергии во
Вселенной превратятся в тепловую, а последняя перестанет претерпевать
качественные изменения и преобразовываться в другие формы. Наступившее
состояние теплового равновесия будет означать смерть Вселенной. При этом
общее количество энергии в мире останется тем же самым, т.е. универсальный
закон сохранения энергии не будет нарушен. Теория тепловой смерти сразу же
после создания была подвергнута критике. В частности, появилась
флуктуационная теория Л. Больцмана, согласно которой Вселенная выводится из
состояния равновесия с помощью внутренне присущих ей флуктуации. Третьей
составляющей классической физики является оптика. На протяжении двух
столетий в оптике соперничали корпускулярная и волновая теории, объяснявшие
природу световых явлений на разных основаниях. В XVII в. дискуссия
развернулась между И. Ньютоном, который придерживался корпускулярной теории,
и нидерландским ученым X. Гюйгенсом — сторонником волновой теории. В
соответствии с теорией И. Ньютона, свет есть поток материальных частиц-
|
|
|
корпускул, наделенных неизменными свойствами и взаимодействующих с другими
частицами в соответствии с законами механики. Согласно теории X. Гюйгенса
свет представляет собой волну, распространение которой аналогично
распространению волн на поверхности воды, и подчиняется тем же законам. На
протяжении XVIII в. большинство ученых придерживалось корпускулярной теории
И. Ньютона, несмотря на эвристическую силу и убедительность волновой теории
X. Гюйгенса. Немалую роль здесь сыграл непререкаемый авторитет, которым
пользовался И. Ньютон в среде научного сообщества.
Энтропия, закон Больцмана Принцип Карно выражает собой весьма интересную особенность: он определяет
общую тенденцию в эволюции физического мира. С течением времени в замкнутой
изолированной системе энтропия должна постоянно возрастать. Функция состояния
термодинамической системы, изменения которой в равновесном процессе равно
отношению количества теплоты, сообщенного системе или отведенного от нее, к
термодинамической температуре системы. Неравновесные процессы в изолированной
системе сопровождаются ростом энтропии, они приближают систему к состоянию
равновесия, в котором энтропия максимальна. Согласно флуктуационной теории Л.
Больцмана, Вселенная выводится из состояния равновесия с помощью внутренне
присущих ей флуктуации.
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 18; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!