ТЕОРИЯ
АНИМАЦИИ
ТЕСТЫ
ПОМОЩЬ

Статистическая формулировка втрого начала термодинамики, статический вес. Формула Больцмана: S=klnW.Качественное объяснение формулы

  

Основные понятия

  • Микропараметры – величины, характеризующие молекулы газа. Это масса молекулы, средняя квадратичная скорость молекул, концентрация и др.
  • Макропараметры – величины, характеризующие состояние макроскопических тел без учёта их молекулярного строения. Это объём, давление, температура и др.
  • Микросостояние – это самое точное возможное описание термодинамической системы, детально охарактеризованное кубическими ячейками пространства координат и пространства импульсов, описывающее наиболее точное задание состояния частиц
  • Макросостояние – это состояние термодинамической системы, заданное и охарактеризованное с помощью макроскопических параметров.
  • Статистический вес – это число различных микросостояний, посредством которых осуществляется данное макросостояние.   

    Законы, принципы и соотношения

    • формула Больцмана:
      S=klnP+const

    • Изменение термодинамической вероятности равно

      ΔP=P2-P1≥0.

    Статистическое истолкование второго закона термодинамики.

    1. Утверждение второго закона (начала) термодинамики о невозможности убывания энтропии в изолированной системе может быть истолковано статически, на основе молекулярно-кинетической теории строения вещества, с помощью формулы Больцмана:

    S=kLnP+const

    , где S - энтропия системы, k - постоянная Больцмана, P- термодинамическая вероятность состояния.

    2. Термодинамическая вероятность состояния P тела (системы) равна числу всевозможных распределений частиц по координатам и скоростям, соответствующих данному термодинамическому состоянию. По определению, P- есть целое число не меньшее единицы (P≥1). Из формулы Больцмана вытекает следующее статистическое истолкование второго закона термодинамики: термодинамическая вероятность состояния замкнутой системы при всех происходящих в ней процессах не может убывать.

    При любом процессе, который протекает в замкнутой системе и переводит ее из состояния 1 в состояние 2. изменение ΔP термодинамической вероятности P положительно или равно нулю:

    ΔP=P2-P1≥ 0.

    В случае обратимого процесса ΔP =0, т.е. термодинамическая вероятность P-постоянна. Если происходит необратимый процесс, то ΔР>0 и Р возрастает. Это означает, что необратимый процесс переводит систему из менее вероятного состояния в более вероятное, в пределе - равновесное состояние.

    3. Второе начало термодинамики, будучи статистическим законом. Описывает закономерности хаотического движения большого числа частиц, составляющих замкнутую систему. В системах, состоящих из небольшого числа частиц. Наблюдаются флуктуации, которые являются отклонениями от второго закона термодинамики.

    4. Второе начало термодинамики, установленное для замкнутых систем на Земле, не может быть распространено на всю бесконечную Вселенную. Такое распространение приводит к неправильному в философской и физической точек зрения выводу о том, что температура всех тел во Вселенной должна выровняться. При этом все формы движения, кроме хаотического теплового движения, должны прекратиться - должна наступить так называемая "тепловая смерть" Вселенной. В действительности, в связи с бесконечностью Вселенной в некоторых ее частях неизбежны флуктуации, которые нарушают тепловое равновесие. Продолжительность и величина этих флуктуаций могут быть весьма значительными. Доказано, что для бесконечной Вселенной не может быть равновесного состояния, соответствующего "тепловой смерти".


По этой теме:
Хостинг от uCoz