Статистическое понимание энтропии

В термодинамике, когда мы говорим об изолированной системе, мы имеем в виду такую совокупность тел, на которую извне не производится механических и термических воздействий, но (это чрезвычайно важно и необходимо для хода доказательств) мы предполагаем, что при желании воздействия на систему могут быть произведены. В термодинамике. изолированная система это часть , а не целое . С термодинамической точки зрения энтропия системы представляет собой величину, которая некоторым образом определяет соотношение системы с другими, не входящими в состав системы телами, а именно, это есть сумма приведенных теплот, или же, иначе, это есть наименьшее количество тепла, которое надо отнять (внешнее воздействие) у системы, чтобы перевести ее из заданного состояния в начальное (не прибегая при этом к использованию холодильников с температурой ниже 1° К). Нетрудно показать, что и статистическое понимание энтропии вследствие необходимости сопоставления двух состояний системы содержит в себе в качестве обязательной предпосылки возможность реализации внешнего теплового воздействия на систему. Это указывает на то, что и в статистике понятие изолированной системы означает часть , а не целое . Но мир представляет собой нечто целое это изолированная система в философском, а не в термодинамическом смысле слова это такая вечно изолированная система, которая по самой сути своей никогда не может испытать внешних воздействий, никогда не может ни отдавать, ни получать тепло. Поэтому применительно к [c.140]

Статистическое понимание энтропии [c.62]

Это — первое и основное условие термодинамического подобия. Его можно упростить, сделав предположение (и, кажется, единственно возможное) об энтропиях в соответственных состояниях примем, что термодинамические вероятности молей подобных друг другу веш еств в соответственных состояниях равны, а следовательно, равны и энтропии. Какое-либо другое предположение о термодинамических вероятностях соответственных состояний вряд ли возможно, так как оно, по-видимому, закрывало бы дорогу к статистическому пониманию термодинамического подобия. Но если t s = 1, то [c.279]

Тепловая теорема Нернста не является необходимой для решения задач о тепловых машинах и других чисто физических проблем, но составляет неотъемлемую часть химической термодинамики. Первая вполне удовлетворительная формулировка третьего закона была дана Льюисом и Рэндаллом [379, стр. 448] Если принять энтропию всякого элемента в некотором кристаллическом состоянии при абсолютном нуле температуры равной нулю, то каждое вещество имеет конечную положительную энтропию-, однако при абсолютном нуле температуры энтропия может обращаться-в нуль и действительно становится равной нулю в случае совершенных кристаллических веществ . В связи с определением совершенного кристаллического вещества третий закон является единственным постулатом термодинамики, который требует по крайней мере частичного рассмотрения микроскопической природы вещества. Таким образом, при помощи методов классической термодинамики нельзя достичь полного понимания третьего закона для этого требуется применение квантовой статистики, о чем пойдет речь в следующем разделе. Коротко говоря, методами статистической термодинамики было показано, что энтропия системы непосредственно связана с ее количественно выражаемой вероятностью. Неупорядоченность в природе более вероятна, чем упорядоченность, а, следовательно, состояние максимальной упорядоченности имеет минимальную вероятность и об-ладает соответственно минимальной энтропией. Поэтому состояние нулевой энтропии соответствует совершенному порядку, достигаемому только при 0° К, так что совершенное кристаллическое вещество — это такое вещество, в котором не наблюдается какой бы то ни было неупорядоченности. Такое вещество имеет следующие характерные особенности а) абсолютная-химическая чистота б) упорядоченное расположение ионов, атомов или молекул в регулярной решетке в) упорядоченная ориентация всех многоатомных групп по отношению к решетке и г) упорядоченное положение магнитных моментов атомов. Многие факторы могут вызывать несовершенства реального состояния вещества вблизи абсолютного нуля. Любая неупорядоченность расположения молекул в узлах решетки приводит [c.12]

Сказать, что энтропия есть фактор экстенсивности, недостаточно для понимания физического содержания этого важнейшего понятия термодинамики реакций. Обратимся к статистическому толкованию функции 8, впервые предложенному Больцманом в 1897 г. Ученый связал энтропию с вероятностью состояния V системы в данных условиях 8 = ИпК, где к — константа Больцмана, численно равная отношению газовой постоянной к числу Авогадро (/с = Л / = 8,314-10 /6,024-10 = 1,38- 10- эрг / г). [c.32]

Интересный подход к проблемам применения термодинамических методов в биологии разработал Б. Гудвин [14]. Отметив, что понятие организации не имеет четкого определения, и указав, что физическая энергия, физическая энтропия и т. п. почти ничего не дают для понимания биологической организации , этот автор утверждает, что и в этом случае можно с пользой применить формальный математический аппарат статистической физики, если ввести новые величины, которые только аналогичны термодинамическим. Далее он утверждает, что в молекулярной биологии из свойств внутриклеточных элементарных частиц должны быть выведены характерные свойства живой клетки. При этом элементарными частицами Гудвин считает цистрон, репликон и т. п. В популяционной генетике, по его мнению, рассмотрение генов в качестве элементарных частиц обеспечило Р. Фишеру крупный успех, так как естественный отбор удалось рассмотреть как явление, основанное на вариации частот генов в популяции организмов. По этим причинам гены следует трактовать, как макроскопические единицы, для которых можно вывести и соответствующие количественные законы. [c.116]

Расхождение между величинами энтропии водяного пара, полученными на основании термических и спектроскопических данных, также может быть объяснено статистическим характером ориентации молекул, хотя в данном случае положение усложняется распределением водородных связей по кристаллу льда и некоторыми другими обстоятельствами. Молекула водорода представляет, однако, особенный случай, и для полного понимания ее поведения необходимо рассмотреть орто-пара-равновесие. [c.486]

Хотя для целей вычисления внутренней энергии и энтропии при растяжении тепловые измерения менее точны, чем измерения зависимости напряжение — температура, все же приведенные здесь результаты, без сомнения, расширяют наше понимание термодинамических свойств каучука. Насколько можно судить, эти данные находятся в соответствии с выводами, полученными из изучения соотношения напряжение — температура. Они обнаруживают в очень прямой форме одно необходимое следствие кинетической теории высокой эластичности, а именно, что в процессе деформации каучука происходит обратимое превраш,ение работы в тепло. Взятые в целом, эти термодинамические исследования кладут надежный фундамент для уточненной статистической разработки кинетической теории, которая будет предметом обсуждения следующей главы. В то же время они дают ценные сведения [c.43]

Говоря о постулате самоненарушимости равновесных состояний, я уже. отметил, что он находится в противоречии со статистическим пониманием энтропии и учением о флуктуациях. Статистика устанавливает, что любая величина, характеризующая состЬяние системы, рано или поздно претерпевает более или менее значительные флуктуационные изменения, являющиеся следствием молекулярных движений. [c.98]

Вместе с тем очевидно, что для характеристики состояния звездных скоплений важными являются как раз именно эти величины — скорости движения небесных тел в целом и распределение небесных тел в пространстве. Поэтому, если можно образовать такое понятие, как энтропия мира, то было бы совершенно неразумно рассматривать эту величину как сумму энтропий небесных тел. Статистическое понимание термодинамики указывает, что такая величина, как энтропия мира, если бы мы хотели ее построить по аналогии с обычной макроэнтропией, должна была бы зависеть от звездной температуры (т. е. от средней скорости движения небесных тел) и от звездной плотности (т. е. от числа звезд в космической единице объема), но не от температуры и плотности звезд. [c.141]

Существенное значение для понимания состояния и характера взаимодействия воды с полимерами имеет информация об абсолютных значениях термодинамических параметров взаимодействия (смешения) компонентов и их изменение с изменением состава системы. Из общих соображений очевидно [16, 133], что значения энтальпии (ДЯ) и энтропии (Д5) смешения при различных р1рв указывают на характер взаимодействия сорбата и сорбента, структуру раствора. В частности, по их соотношению можно судить, является ли распределение молекул и сегментов в растворе статистическим (высокие А5, малые АН), либо оно определяется преимущественно локализацией молекул сорбата в пространстве — высокие значения ДЯ, связанные с энергетическим взаимодействием меж ду молекулами сорбата и активными группами сорбента [133]. Обычно при термодинамическом анализе процессов сорбции паров и газов, в том числе воды, в полимерах выделяют стадию конденсации низкомолекулярного компонента и стадию растворения сконденсировавшегося компонента в полимере. Это позволяет АН представить как сумму теплот конденсации ДЯ и смешения (растворения) ДЯр [c.222]

Опубликование Клаузиусом в 1865 г. своей термодинамики в виде двух начал и представление во втором начале количества тепла в форме соотношения (263) — это колоссальный шаг вперед в направлении правильного понимания физической сути вермического явления. Однако данное Клаузиусом теоретическое обоснование факта существования энтропии, связавшее ее с равновесными состояниями, принесло больше вреда, чем пользы, ибо предельно ограничило возможности термодинамики и привело к ряду ошибочных выводов, например, о необратимости реальных процессов, об одностороннем развитии мира и его тепловой смерти и т. д. Это вызвало к жизни всевозможные другие обоснования и толкования энтропии, в частности статистическое, информационное и т. п., что крайне запутало проблему и в конечном итоге завело науку в тупик. [c.408]

Так как в статистических системах (термодинамика) направление энтропии и функциональное понимание времени однонаправлены, то возникает желание их приравнять и взаимоувязать. При таком подходе можно сделать гипотетическое предположение, что "время опять вернется, когда состояние Вселенной повторится". Но состояние, точнее переход из одного состояния в другое - есть информация (см. определение 8 в основном тексте). Времени нет - есть информация. Подставив вместо понятия времени понятие информацию с обратным знаком, так как время в физических системах разрушает информацию, получим энтропия информация, или негэнтропия информация (знак означает эквивалентны). [c.201]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология