Микросостояния и неупорядоченность

Энтропия S — весьма важное понятие, характеризующее возможные состояния вещества и их непрерывные изменения. Любому состоянию вещества, взятого при определенных условиях, отвечает большое разнообразие микросостояний. Зто обусловлено тем, что частицы вещества ионы, атомы и молекулы в кристаллических структурах твердых веществ, молекулы жидкостей, газов и составляющие их атомы — совершают непрерывные колебательные движения, переходя в каждый данный момент из одного микросостояния в другое. Чем больше число отдельных, непрерывно изменяющихся микросостояний вещества, тем больше неупорядоченность его общего состояния, мерой которого служит энтропия [c.76]

Теперь уместно вернуться к вопросу о качественной трактовке энтропии системы как меры неупорядоченности ее состояния ( 1 гл. VI). Исходя из представлений, изложенных в настоящем параграфе, количественной мерой неупорядоченности является термодинамическая вероятность или число микросостояний. С этой точки зрения изменения, происходящие в системе в связи с поглощением теплоты — нагревом, плавлением, испарением и т. д., также можно рассматривать, как связанные с увеличением Ц , т. е. увеличением числа микросостояний, соответствующих новому макросостоянию, например, жидкости по сравнению с кристаллом. Следовательно, формулу Больцмана можно применять и для расчета изменения энтропии системы в процессах, связанных с теплообменом. [c.191]

Системы самопроизвольно стремятся перейти в состояния, которые характеризуются наибольшим беспорядком в >расположении частиц. Так, твердые тела и жидкости испаряются, переходя в неупорядоченное газообразное состояние, газы же беспредельно расширяются, так как в большем объеме молекулы могут занимать больше положений в пространстве. Точно так же частицы растворенного вещества в смеси с молекулами растворителя реализуют гораздо большее число микроскопических состояний, чем по отдельности. Наконец, макромолекулы полимеров стремятся свернуться в клубки, так как при такой фо рме их отдельные звенья могут принимать большее число положений в пространстве, т. е. осуществлять большее число микросостояний системы, чем при распрямленной макромолекуле. Этим объясняются специфические свойства высокомолекулярных соединений, в частности, их способность к высокоэластическим деформациям. [c.102]

Статистический характер энтропии позволяет толковать ее как меру неупорядоченности системы. Полный порядок в системе наблюдается, когда положение каждого объекта, составляющего систему, строго определено, следовательно, может быть только одно микросостояние, соответствующее макросостоянию системы Наибольший беспорядок наблюдается у газообразных веществ Для них термодинамическая вероятность и, следовательно, энтро ПИЯ наибольшие. Порядок увеличивается при переходе к жидко сти и. еще больше — к кристаллу. Если рассматривать идеаль ный кристалл, т. е. кристалл без дефектов и посторонних вклю чений, при абсолютном нуле температуры, то частицы занимают в нем строго определенное положение и данному макросостоянию соответствует одно микросостояние. Это значит, что термодинамическая вероятность равна единице, а энтропия нулю. Это из- [c.44]

В классической и квантовой механике все обратимо во времени, подобно тому, как наблюдатель, просматривающий фильм о каком-либо событии, не может сказать, прокручивается пленка вперед или назад. Однако пример распространения газа показывает, что возможны необратимые процессы газ расширяется потому, что возникает много других микросостояний, доступных для системы при открытом кране, и реализуется гораздо большее число микросостояний для газа в обоих объемах по сравнению с числом микросостояний для газа в одном объеме. Равновесное состояние удобно представлять себе как состояние наибольшей неупорядоченности — в нашем примере пространственной неупорядоченности. [c.520]

Мерой вероятности (неупорядоченности, беспорядка) состояния системы в термодинамике принято считать энтропию 8 - величину пропорциональную логарифму числа равновероятных микросостояний, через которые может быть реализовано данное макросостояние [c.42]

Наконец, самое большое число микросостояний, равное 100 10 будет в том случае, если каждый садится на любое свободное место. Тогда неупорядоченность системы по росту зрителей будет максимальной. [c.136]

Количественное соотношение, связываюш,ее энтропию с микросостоянием системы, дается формулой Л. Больцмана s k п W, где W — вероятность термодинамического состояния системы. Вероятность состояния W характеризует распределение молекул по энергиям и связана с неупорядоченностью системы. [c.9]

Для уяснения сути дела вообразим себе колоду из 52 карт, а также машину, которая один раз в секунду всю колоду перетасовывает. В ходе этой процедуры может получиться любое расположение карт, в том числе и упорядоченное расположение по старшинству и мастям. Вероятность любого расположения (микросостояния) одинакова. Но упорядоченное расположение единственное, а неупорядоченных, т. е. прочих [c.80]

С позиций представлений, изложенных в настоящем параграфе, в свою очередь количественной мерой неупорядоченности является термодинамическая вероятность или число микросостояний. С этой точки зрения изменения, происходящие в системе в связи с поглощением теплоты — нагревом, плавлением, испарением и т. д., — также можно рассматривать, как связан-Рис. 20. К определению ные с увеличением W, т. е. с увеличением постоянной Больцмана числа микросостояний, соответствующих [c.98]

Теперь уместно вернуться к вопросу о качественной трактовке энтропии системы как меры неупорядоченности ее состояния ( 1 гл. VI). Исходя из представлений, изложенных в настоящем параграфе, количественной мерой неупорядоченности является термодинамическая вероятность или число микросостояний. С этой точки зрения изменения, происходящие в системе в связи с поглощением теплоты — нагревом, плавлением, испарением и т. д., также можно рассматривать как связанные с увеличением т. е. увеличением числа микросостояний, соответствующих новому макросостоянию, например, жидкости [c.213]

Действительно, наблюдая макросостояние системы (сумму очков), мы знаем, что при данных условиях (два кубика) наиболее вероятен вариант, отвечающий 7 очкам, но мы не знаем, какое именно микросостояние из шести возможных осуществится в данный момент. Следовательно, системы самопроизвольно стремятся перейти в состояния, которые характеризуются наибольшим беспорядком в расположении частиц. Так, твердые тела и жидкости испаряются, переходя в неупорядоченное газовое состояние, газы же беспредельно расширяются, так как в большем объеме молекулы могут принимать больше положений в пространстве. Точно так и при растворении твердого или жидкого вещества его частицы в смеси с молекулами растворителя реализуют гораздо большее число микроскопических состояний, чем в случае чистого растворителя и нерастворенного вещества. Наконец, макромолекулы полимеров стремятся свернуться в клубки, так как при такой форме их отдельные звенья могут принимать большее число положений в пространстве, т. е. осуществлять большее число микросостояний системы, чем при распрямленной макромолекуле. Этим объясняются специфические свойства высокомолекулярных соединений, в частности, их способность к высокоэластическим деформациям (гл. V, 4). [c.95]

Увеличение числа микросостояний системы во многих случаях можно связать с ростом неупорядоченности в этой системе, с переходом к более вероятным распределениям энергии системы. Так, в примере с раствором (см. рис. 1.8) наблюдают самопроизвольный переход от упорядоченной двухслойной системы к однородной системе. Поэтому, исходя из соотношения Больцмана (1.19), можно дать молекулярно-кинетическое определение [c.27]

Если реакция протекает с увеличением объема, то неупорядоченность системы увеличивается и ее энтропия возрастает. Эго не означает, однако, что если объем системы не меняется, то ее общая энтропия сохраняет свое первоначальное значение. Существенную роль играет в этом случае состав молекул. Более сложные молекулы как в качественном, так и в количественном отношении характеризуются большим числом микросостояний, а следовательно, более высокими значениями энтропии. Так, 5со, превышает Sta на 16,2 э. е., 5 os больше Seo, на 17,9 э. е., а энтропия двух молей H I больше суммы энтропий 1 моля Hj и 1 моля С1з на 19,8 э. е. с повышением температуры энтропия веществ S возрастает. Увеличение 5 в данном интервале температур тем больше, чем больше теплоемкость вещества. Что касается AS — изменения энтропии в ходе химической реакции, —то оно в том же интервале температур меняется незначительно. [c.85]

Шерага рассмотрел теоретические аспекты проблемы глобулы [4, 121] в предположении, что нативная конформация поли-пептидиой цепи в растворе отвечает минимуму функции, равной сумме потенциальных энергий всех внутримолекулярных взаимодействий и свободной энергии всех взаимодействий белка с растворителем. Принято считать, что нативной конформации глобулы соответствует минимальная свободная энергия (см. [122]). Трудность состоит в том, что нативное состояние представляет собой набор близких друг к другу конформацион-ных микросостояний (вследствие лабильности неупорядоченных участков глобулы). [c.234]

Согласно термодинамическому определению энтропия есть взятая с обратным знаком производная по температуре от свободной энергии. При статистическом выводе формулы (9.1) было использовано понятие энтропии как меры неупорядоченности частиц, из которых состоит тело. По смыслу введения энтропия тем больше, чем больше число микроскопических состояний, осуществляюш,их данное макроскопическое состояние. Отсюда ясно, что для того, чтобы состояние было равновесным (в равновесном состоянии энтропия максимальна), оно должно осуш,ествляться максимальным числом микросостояний, или, другими словами, быть максимально неупорядоченным (при фиксированных условиях). [c.244]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология