Изменение энтропии во вселенной

Как было показано в упражнении 18.1, этот химический процесс приводит к уменьшению хаотичности, т.е. А5 для него является отрицательной величиной. Но при протекании этого процесса в окружающей среде тоже происходят определенные изменения. Например, поскольку реакция образования оксида экзотермична, выделяющаяся теплота поглощается окружающей средой. В действительности изменения, происходящие в окружающей среде, вызывают повышение ее энтропии, которое больше понижения энтропии в самой системе. Для любого самопроизвольного процесса сумма изменений энтропии системы и окружения (эта сумма есть изменение энтропии Вселенной в результате данного процесса) должна быть положительной [c.178]

При расчете изменения энтропии вселенной между спонтанным (необратимым) и равновесным (обратимым) путями наблюдается различие. В этих двух случаях изменение окружающей среды различно. Мы сейчас рассмотрим этот вопрос. [c.155]

Рассмотрим систему и сс окружение, находящиеся в тепловом равновесии (т. е. 7 окр=7 с ). Пусть в системе происходит процесс, в результате которого в окружающую среду переходит количество теплоты Тогда общее изменение энтропии вселенной равно [c.156]

Т2 — 11)1X2. Изменение энтропии рассматриваемой системы составляет /2 1п (Г2/Г1) [уравнение (10.8)]. Изменение энтропии Вселенной, связанное с этим самопроизвольным процессом переноса теплоты от более нагретого тела к менее нагретому, как нетрудно видеть, является положительной величиной, что находится в согласии со вторым законом термодинамики в том виде, как он сформулирован в разд. 10.4. Численно такое увеличение, представляющее собой сумму двух указанных выше членов, можно выразить следующим образом (путем замены Гг — Г1 на ДГ и разложения в ряд 1п ж = а + V2a + +. .., где а = (х — 1)/х) [c.317]

Сама форма уравнения (10.11) указывает на то, что возрастание-энтропии окружающей среды составляет 1/п часть величины для первоначального кругового процесса. При бесконечно большом значении п можно осуществить обратимый круговой процесс, не приводящий к- изменению энтропии Вселенной. [c.318]

При рассмотрении замкнутой биологической системы хотелось бы иметь возможность легко предугадать, будет ли данная реакция протекать самопроизвольно. Мы уже видели, что критическим моментом в этом отношении является ответ на следующий вопрос положительно или отрицательно изменение энтропии Вселенной при осуществлении реакции В нашей идеальной системе (клетка в ящике) имеется два отдельных вклада в изменение энтропии Вселенной — изменение энтропии системы, заключенной в ящик, и изменение энтропии окружающего ящик океана, — и прежде, чем делать какие-либо прогнозы, следует учесть оба эти вклада. Например, в процессе реакции может поглощаться [c.97]

Большинству студентов труднее усвоить понятие энтропии ее истолкование как меры упорядоченности системы обычно оказывается более успешным, чем истолкование энтропии как количества теплоты, вводимого в систему обратимым путем. Пример со вселенной из девяти клеточек, которые могут заселяться четырьмя атомами, заслуживает того, чтобы рассмотреть его в аудитории, поскольку он помогает студентам понять смысл закономерностей, касающихся изменений энтропии, которые сформулированы в разд. 16-4. [c.578]

Это неравенство для изолированной системы определяет, что спонтанные процессы в них проходят только с конечной скоростью, сопровождаемые возрастанием энтропии. Равновесные процессы протекают без изменения энтропии на каждой стадии, то есть 51=5г. Для необратимых процессов по знаку изменения энтропии можно определить тип процесса и направление его протекания. Для равновесных процессов по знаку изменения энтропии также можно предсказывать направление протекания процесса при данном изменении Р, Т и V. Так, если Д5>0, то она характеризует возможность самопроизвольного протекания процесса, при Д5< 0 возможно протекание процесса только при затрате работы. Последние процессы не могут быть осуществлены в изолированной системе и они не изучаются в термодинамике необратимых процессов и классической термодинамике. Возрастание энтропии Клаузиус распространил от изолированных систем на Вселенную и высказал предположение о возможной [c.96]

Приведенная выше формулировка второго закона имеет очень важные следствия. Например, человеческий организм представляет собой очень сложную, высокоорганизованную и з высшей степени упорядоченную систему. Он имеет гораздо меньшую энтропию, чем такое же количество диоксида углерода, воды и нескольких других простых веществ, на которые можно разложить его. Но многие тысячи химических реакций, необходимых для воспроизведения одного взрослого человека, вызывают очень большое повышение энтропии в остальной части Вселенной. Таким образом, суммарное изменение энтропии, необходимое для формирования человеческого организма и поддержания его жизни или жизни какой-нибудь другой живой системы, оказывается положительным. [c.178]

Укажите, правильно ли каждое из приведенных ниже утверждений. Если оно неправильно, укажите, что в нем неверно, а) Все экзотермические реакции являются самопроизвольными. б) В большинстве самопроизвольных реакций энтропия Вселенной повышается. в) Если эндотермическая реакция имеет положительное AS, то изменение свободной энергии, связанное с этим процессом, по мере повышения температуры должно становиться все более отрицательным. [c.197]

Несостоятельность гипотезы о тепловой смерти вселенной была доказана в работах ряда физиков Больцмана, Смолуховского, Ван-дер-Ваальса и др., которые показали, что второй закон термодинамики (в результате некритического применения следствий, из которого возникла гипотеза о тепловой смерти) имеет статистическую природу. Нельзя вселенную рассматривать как изолированную систему и применять второй закон к вселенной в целом, так как в ней протекают разнообразные и сложные процессы, для анализа которых не следует механически применять только один термодинамический метод. Исходным для вычисления энтропии является уравнение (15), из которого для расчетов получен ряд других уравнений, но все они позволяют определить лишь изменение энтропии для того или иного процесса. Абсолютное значение энтропии можно вычислить, исходя из постулата Планка энтропия индивидуального кристаллического вещества при абсолютном нуле равна нулю [c.102]

Изменение энтропии во вселенной [c.150]

Рис. 14-1. Схематическое изображение реакционной системы и окружающей среды. В реакциях, протекающих при постоянной температуре и постоянном давлении, между системой и окружающей средой возможен обмен энергией, однако такой обмен должен происходить в соответствии с законами Термодинамики. Первый из них гласит, что общее количество энергии во Вселенной (система + окружающая среда) остается постоянным. Согласно второму закону, при физическом или химическом изменении в системе энтропия Вселенной увеличивается одновременно уменьшается свободная энергия реакционной системы. Наряду с этими изменениями от системы к окружающей среде или от окружающей среды к системе может передаваться тепло, как это следует из соотношения

Для биологических систем существенна еще одна важная особенность изменений энтропии Согласно второму закону термодинамики, при химических реакциях или физических процессах энтропия Вселенной увеличивается. Из этого закона, однако, не следует, что возрастание энтропии должно происходить обязательно в самой реакционной системе оно может произойти в любом другом участке Вселенной. В живых организмах метаболические процессы, т. е. те превращения, которым подвергаются в них пищевые вещества, не ведут к возрастанию внутренней неупорядоченности, или энтропии самих организмов. Из повседневных наблюдений мы знаем, что любой организм, будь то муха или слон (т. е. в нашем понимании система ), при всех процессах жизнедеятельности сохраняет присущую ему сложную и упорядоченную структуру. В результате процессов жизнедеятельности возрастает энтропия не самих живых организмов, а окружающей среды. Живые организмы сохраняют внутреннюю упорядоченность, получая свободную энергию в виде пищевых веществ (или солнечного света) из окружающей среды и возвращая в нее такое же количество энергии в менее полезной форме, главным образом в форме тепла, которое рассеивается во всей остальной Вселенной. [c.408]

В соответствии со вторым законом термодинамики полное изменение энтропии для самопроизвольно протекающей реакции должно быть положительным, т. е., как обычно говорят, энтропия вселенной должна возрастать . Однако во вселенной принято выделять рассматриваемую систему и окружающую среду. Тогда можно записать [c.50]

Хотя все возможные в принципе изменения должны когда-нибудь осуществиться, вероятны лишь те из них, которые сопровождаются общим возрастанием энтропии вселенной. В замкнутой системе при постоянных температуре и давлении (наи- более распространенные лабораторные условия) осуществимость реакции определяется уравнением свободной энергии [c.61]

Мы рассмотрели процессы (рис. 26.2 и 26.3) очень общего типа, ничего не предполагая относительно природы систем А и В. Необходимо только, чтобы они могли работать циклически и конечное состояние совпадало с исходным. Этому требованию может удовлетворять любая система. Далее, мы ничего не оговаривали относительно природы резервуаров, за исключением того, что они изотермичны. Это могут быть массы с большими теплоемкостями, такие, как океаны и атмосфера. Это могут быть химические системы, реагирующие при постоянной температуре. Это могут быть системы, в которых происходят фазовые превращения, поддерживающие температуру постоянной, как в ледяной бане. Наконец, это могут быть любые другие системы с постоянной температурой, например живые системы и даже человек. Поскольку рассмотрение имело соверщенно общий характер, следовательно, общими являются и выводы. До тех пор пока кто-нибудь не обнаружит систему, в которой суммарный поток тепла будет переходить от более холодной области к более теплой без каких-либо других изменений, мы должны принять, что энтропия Вселенной (и любой изолированной системы) возрастает при любом реальном процессе. Способность изолированной системы постоянного объема совершать работу непрерывно снижается. Если изолированная система увеличивается в объеме, ее способность совершать работу уменьшается еще быстрее, так как вследствие расширения ее энергия будет менее концентрирована. [c.342]

Обратимый круговой процесс определяется как процесс, при котором данная система возвращается в свое исходное состояние (система завершает круг изменений состояния) без увеличения энтропии Вселенной. [c.318]

Самопроизвольными изменениями состояния являются такие изменения, которые приводят к увеличению энтропии Вселенной. Анализ нашей задачи показывает, что увеличение энтропии Вселенной происходит в тех случаях, когда АС имеет отрицательное значение следовательно, самопроизвольные изменения в системе, находящейся при постоянном давлении и температуре, сопровождаются уменьшением энергии Гиббса данной системы. [c.340]

Вселенную обычно рассматривают как изолированную систему постоянного объема. Отсюда вытекает простой критерий для общих изменений, которые мы в ней наблюдаем они увеличивают неупорядоченность Вселенной в целом . Нужно помнить, однако, что малые части Вселенной можно рассматривать как закрытые или открытые системы. Изменение энтропии в закрытых и открытых системах может быть положительным, отрицательным или равным нулю. В изолированной же системе оно всегда положительно. Изолированная система всегда, при всяком изменении, переходит от более упорядоченного состояния к менее упорядоченному. [c.121]

Границы применимости второго закона. Статистический характер второго закона термодинамики приводит к заключению, что увеличение энтропии в самопроизвольных процессах указывает на наиболее вероятные пути развития процессов в изолированной системе. Невозможность процесса следует понимать лишь как его малую вероятность по сравнению с обратным. Поэтому второй закон термодинамики в отличие от первого нужно рассматривать как закон вероятности. Он тем точнее соблюдается, чем больше размеры системы. Для систем, состоящ,их из громадного числа частиц, наиболее вероятное направление процесса практически является абсолютно неизбежным, а процессы, самопроизвольно выводящие систему из состояния равновесия, практически невозможны. Так, самопроизвольное изменение плотности 1 см воздуха в атмосфере с отклонением на 1% от ее нормальной величины может происходить лишь один раз за 3-10 лет. Однако для малых количеств вещества флуктуации плотности отнюдь не невероятны, а наоборот, вполне закономерны. Для объема воздуха 1 10" см повторяемость однопроцентных флуктуаций плотности составляет всего 10" с. Таким образам, действие второго закона нельзя распространять на микросистемы. Но также неправомерно распространять второй закон на вселенную. Отсюда следует, что общая формулировка законов термодинамики, данная Клаузиусом, — энергия мира постоянна, энтропия мира стремится к максимуму — во второй ее части неправильна. Неправильно и вытекающее из нее заключение о возмол<-ности тепловой смерти вселенной , так как второй закон термодинамики применим лишь к изолированной системе ограниченных масштабов. Вселенная же существует неограниченно во времени и пространстве. [c.103]

Физическая причина снижения химического потенциала не может быть обусловлена изменением межмолекулярных снл, так как оно происходит даже в случае идеальных растворов. Если это не энтальпийный эффект, то он должен быть энтропийным. В отсутствие растворенного вещества чистый жидкий растворитель имеет некоторую энтропию (отражающую степень его разупорядоченности) и некоторую энтальпию. Давление пара возникает нз-за тенденции вселенной к приобретению максимальной энтропии, и испарение жидкости, при котором образуется более разупорядоченный газ, является одним из положительных вкладов в энтропию. В при- [c.242]

При недостаточно критическом применении второго закона термодинамики из него можно сделать принципиально неправильный вывод. Согласно второму закону, в изолированной системе во всех обратимых процессах энтропия не претерпевает изменений, а в необратимых только возрастает. Поэтому, если течение необратимых процессов не исключено, то энтропия такой системы может только возрастать, и это возрастание должно сопровождаться постепенным выравниванием температуры различных частей системы. Если рассматривать вселенную в целом как систему изолированную (не вступающую ни в какое взаимодействие с другой средой), то можно заключить, что возрастание энтропии должно привести в конце концов к полному выравниванию температуры во всех частях [c.216]

Важно, чтобы было ясно, что именно полная энтропия определяет направление естественного изменения. Когда преобладает влияние JAS, изменение энтропии вселенной, а следовательно, естественное направление реакции, определяется изменением эитро-нии са.мон реакционной системы. Когда преобладает влияние U, доминирует изменение энтропии окружающей среды. [c.277]

Уместно напомнить, что все синтезы в действительности происходят во вселенной, т. е. в системе, которую принято считать замкнутой. Поэтому постоянно остается термодинамический фактор — изменение энтропии вселенной. Энтропия вселенной возрастает это возрастание энтропии обусловлено рассеянием энергии и вещества из более концентрированного в менее концентрированное состояние. Конечная цель каждого хорошо спланированного синтеза состоит в максимальном уменьшении этих процессов рассеяния, так чтобы в пределе получить А5всел = 0. Наиболее эффективным с точки зрения термодинамики всегда является синтез, наиболее близкий к термодинамически обратимому процессу. Однако по мере приближения к обратимости скорость уменьшается до нуля, и поэтому все реальные синтезы являются компромиссом между требованиями термодинамической обратимости и кинетическими требованиями значительного выхода. Если стоимость энергии достаточно высока, больший вес приобретают требования термодинамики если же имеются богатые источники дешевой энергии, на первый план выступают кинетические требования. [c.261]

Теперь рассмотрим систему при условии, что над ней не совершается работы. Если АС = Св — Сл обращается в нуль, то переход системы из состояния А в состояние В (или из В в А) является обратимым и не связанным с изменением энтропии Вселенной. Отсюда приходим к выводу, что условием равновесия при постоянных значениях Р и Г и без совершения какой бы то ни было работы над системой, кроме РАУ, является постоянство свободной энергии данной сис пел1ы (свободной энергии Гиббса) [c.340]

Химики ввели ряд новых, по их мнению, полезных "сложных функций" (функций от функций), с помощью которых можно описать совокупность физических свойств системы. К характеристикам, использующимся для комплексной оценки системы, относятся температура (7), давление (Р), объем (F), энергия Е) и энтропия S). Энтальпия (Н) представляет собой одггу из таких сложных функций. Но наиболее важной сложной функцией для биологов является свободная энергия Гиббса (G) С ее помощью можно сделать выводы об изменении энтропии вселенной в результате протекания химической реакции в ящике, не прибегая для этого к нахождению изменения энтропии океана. Для ящика объемом V, находящегося под давлением Р, G определяется из уравнения [c.97]

Процессы, происходящие внутри изолированной системы, должны быть спонтаппымн (так как наш технический прогресс пе может проникнуть в изолированную систему). Приведенное неравенство показывает, что эти спонтанные процессы должны приводить к увеличению энтропии вселенной. Равенство Д5=0 прп.менимо только тогда, когда вселенная находится в равновесно.м состоянии, т. с. каждое изменение термодинамически обратимо. [c.149]

Такая аргументация неверно нн1ериретирует ситуацию (несмотря па то, что это можег служить правилом для запомпиання выражения для Л). Дело в том, что основанием для уменьшения А является голько тенденция перехода в состояние с большей энтропией. Система спонтанно переходит и одно илн другое состояние лишь потому, что это соответствует увеличению энтропии вселенной, а пе потому, что один компонент переходит в состояние с более низкой энергией. Форма выражения для dA производит впечаг-ление, что предпочти гельны состояния с более низкой энергией, по это впечатление опи1бочно. AS — это изменение энтропии системы, а —AI//T—изменение энтропии окружения суммарная энтропия стремится к максимуму. [c.158]

При недостаточно критическом применении второго закона термодинамики из него можно сделать принципиально неправильный вывод. Согласно второму закону, в изолированной системе во всех обратимых- процессах энтропия не претерпевает изменений, а в необратимых только возрастает. Поэтому, если течение необратимых процессов не исключено, то энтропия такой системы может только возрастать, и это возрастание должно сопровождаться постепенным выравниванием температуры различных частей системы. Если рассматривать вселенную в целом как систему изолированную (не вступающую ни в какое-взаимодействие с другой средой), то можно заключить, что возрастание энтропии должно привести в конце концов к полному выравниванию температуры во всех частях вселеггной, что означало бы, с этой точки зрения, невозможность протекания каких-нибудь процессов и, следовательно, тепловую смерть вселенной . Такой вывод, впервые четко сформулированный в середине XIX в. Клаузиусом, является идеалистическим, так как признание конца существования (т. е. смерти ) вселенной требует признаиид и ее возникновения. Статистическая природа второго начала термодинамики не позволяет считать его универсально применимым к системам любых размеров. Нельзя утверждать также, что второй закон применим к вселенной в целом, так как в ней возможно протекание энергетических процессов (как, например, различные ядерные превращения), на которые термодинамический метод исследования но может механически переноситься. В определенных видах космических процессов происходит возрастание разности температур, а не выравнивание их. [c.220]

С принципом возрастания энтропии в замкнутых системах связаны представления о тепловой смерти мира, впервые выдвинутые Клаузиусом, сформулировавшим,основные положения термодинамики в виде двух утверждений . энергия мира постоянна, энтропия мира стремится к максимуму. Отсюда делался вывод о достижении в результате односторонних процессов, протекающих в природе, конечного состояния равновесия, в котором энтропия мира максимальна и невозмо,жны какие-либо дальнейшие изменения. На ошибочность таких представлений указывали классики марксизма. Вселенная существует бесконечно, и, следовательно, она имела достаточно времени, чтобы достичь состояния любой смерти. Представления о конце приводят к представлению о начале. Таким образом, теория смерти вселенной ведет к предположению о боге — создателе вселенной. [c.35]

НИИ газа, смешения газообразных веществ, плавлении, испарении, измельчении и др. Энтропия возрастает с повышением температуры. Таким образом, изолированная система стремится к достижению максимума энтропии, в котором необходимые изменения прекращаются и возможны лишь обратимые процессы. Все эти выводы, справедливые для конечной изолированной системы, нельзя переносить на открытые системы, тем более на Вселенную. Клаузиус, распространивший закон возрастания энтропии на открытые системы, пришел к выводу о неизбежности тепловой смерти Вселенной, Эти его выводы были подвергнуты кри гикеФ. Энгельсом в Диалектике природы . Развитие Вселенной никогда не прекратится в ней в действительности происходят сложные диалектические процессы вечного неугасающего саморазвития материи. Не имеет предела и энтропия нашей Вселенной. Движение материи бесконечно разнообразно в своих проявлениях. [c.44]

Поскольку вселенная определяется как изолированная система, можно сделать вывод, что любое изменение в сторону равновесия, происходящее во вселенной, должно сопровождаться возрастанием ее энтрооии. Количество энергии в системе остается неизменным, но система стремится перераспределить эту энергию все более беспорядочным образом. Таким образом, можно понять, сколь важной функцией является энтропия, если она позволяет предсказывать, какие изменения могут осуществляться самопроизвольно, а какие не могут. Энтропия позволяет судить о направлениях возможных изменений и контролировать их. [c.309]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология