Всі процеси в замкненій системі ведуть до збільшення ентропії.

S = S₂ – S₁ 0.

Знак рівності відповідає оборотним процесам, знак нерівності – необоротним, а принцип зростання ентропії – це ще одне формулювання другого закону термодинаміки Припустимо, що система переходить із рівноважного стану 1 у рівноважний стан 2 (рис. 70.2), але процес переходу є необоротним – на рисунку він зображений штриховою лінією 1. Повернемо систему зі стану 2 у вихідний стан 1 квазистатично по будь-якому шляху II. На підставі нерівності Клаузіуса можна написати

.

Через те, що процес II квазистатичний .

Тому нерівність Клаузіуса набуває вигляду

.

67.Другий і третій закон термодинаміки. Статистичне тлумачення другого закону термодинаміки. Обґрунтування неможливості „теплової смерті Всесвіту".

Дру́гий закон термодина́міки — один із основних законів фізики, закон про неспадання ентропії в ізольованій системі. Він накладає обмеження на кількість корисної роботи, яку може здійснити тепловий двигун. На засадничому рівні другий закон термодинаміки визначає напрямок протікання процесів у фізичній системі - від порядку до безпорядку. Існує багато різних формулювань другого закону термодинаміки, загалом еквівалентних між собою.

Для системи із сталою температурою існує певна функція стану S — ентропія, яка визначається таким чином, що

1. Адіабатичний перехід із рівноважного стану A в рівноважний стан B можливий лише тоді, коли

.

2. Приріст ентропії у квазістаціонарному процесі дорівнює

,

де T — температура.

Теплова смерть[ред. • ред. код]

Якщо ентропія кожної ізольованої системи тільки збільшується з часом, а Всесвіт є ізольованою системою, то коли-небудь ентропія досягне максимуму, після чого будь-які зміни в ньому стануть неможливими.

Такі міркування, які з'явилися після встановлення другого закону термодинаміки, отримали назву теплової смерті. Ця гіпотеза широко дискутувалася в 19-му сторіччі.

Кожен процес у світі призводить до розсіювання частини енергії й переходу її в тепло, до дедалі більшого безпорядку. Звісно, наш Всесвіт ще доволі молодий. Термоядерні процеси в зірках призводять до сталого потоку енергії на Землю, наприклад. Земля є й ще довго залишатиметься відкритою системою, яка отримує енергію з різних джерел: від Сонця, від процесів радіоактивного розпаду в ядрі тощо. У відкритих системах, ентропія може зменшуватися, що приводить до появи різноманітних упорядкованих структур.

Статистична інтерпретація[ред. • ред. код]

Статистична фізика вводить нове означення ентропії, на перший погляд дуже відмінне від визначення термодинаміки. Воно задається формулою Больцмана:

,

де Γ — кількість мікроскопічних станів, які відповідають даному макроскопічному стану, — стала Больцмана.

Із статистичного означення ентропії очевидно, що зростання ентропії відповідає переходу до такого макроскопічного стану, який характеризується найбільшим значенням мікроскопічних станів.

Теорема Нернста, відома також під назвою третій закон термодинаміки, стверджує, що ентропія прямує до нуля при абсолютному нулі температури.

Вперше закон спадання ентропії до нуля при нульовій температурі сформулювавВальтер Нернст (Нобелівська премія з хімії 1920 року).

Обґрунтування[ред. • ред. код]

Теорема Нернста базується на квантовомеханічних уявленнях. У класичній фізиці ентропія визначена з точністю до сталої, тому можна стверджувати лише те, що при нульовій температурі ентропія приймає мінімальне значення. Згідно з квантовою механікою при абсолютному нулі температури фізичне тіло перебуває в основному стані. Такий стан єдиний. Оскільки

,

де S — ентропія, k — стала Больцмана, Γ — кількість можливих станів, ентропія системи дорівнює нулю.

Дата добавления: 2015-11-14