Второе начало термодинамики со статистической точки зрения

Установление статистического характера второго начала термодинамики — заслуга Больцмана. С этой точки зрения второй закон термодинамики можно выразить формулировкой [c.43]

Обе приведенные формулировки второго начала термодинамики fie связаны с какими-либо конкретными представлениями о строении материи. Однако, как впервые показал Л. Больцман (1896), содержание второго закона обусловлено особенностями строения, а именно молекулярной природой вещества. Иными словами, второе начало (в отличие от первого) относится исключительно к системам из большого числа частиц, т. е. таким, поведение которых может быть охарактеризовано статистическими величинами, например температурой и давлением. В связи с этим с точки зрения молекулярно-кинетических представлений второе начало термодинамики можно сформулировать следующим образом все процессы, происходящие в природе, стремятся перейти самопроизвольно от состояния менее вероятного к состоянию более вероятному. Для молекул наиболее вероятным является беспорядочное, хаотичное движение, т. е. тепловое движение. Работа характеризуется более или менее упорядоченным движением частиц, каковое является менее вероятным. Отсюда самопроизвольный переход работы в теплоту можно рассматривать как переход молекулярной системы от упорядоченного движения частиц к более вероятному — хаотическому. [c.65]

С точки зрения молекулярно-кинетических представлений второе начало термодинамики можно сформулировать следующим образом. Всё процессы, происходящие в природе, стремятся перейти самопроизвольно от состояния менее вероятного к состоянию более вероятному. Для молекул наиболее вероятным является беспорядочное, хаотичное движение, т, е, тепловое движение. Работа характеризуется более или менее упорядоченным движением частиц, каковое является менее вероятным. Отсюда самопроизвольный переход работы в теплоту можно рассматривать как переход молекулярной системы от упорядоченного движения частиц к более вероятному. В этом случае энтропия выступает как своеобразная мера хаотичности движения частиц в системе, т. е. она имеет статистический характер. [c.92]

Ультрамикроскопические наблюдения позволяют сделать еще одно важное заключение общего характера. Броуновское движение частиц приводит к тому, что на различных одинаковых по размеру участках поля зрения число коллоидных частиц не остается постоянным, а меняется то увеличивается, то уменьшается, иногда вплоть до нуля. Это происходит за счет перемещения частиц из одного микрообъема раствора в соседний. Иными словами, в микрообъемах раствора концентрация растворенного вещества не остается постоянной. Такое самопроизвольное отклонение концентрации частиц в отдельных частях раствора от равновесной (флуктуация концентрации) находится в противоречии со вторым законом термодинамики о направлении процессов — в данном случае процесса диффузии. Это говорит о том, что второе начало термодинамики справедливо только для систем, состоящих из большого числа частиц, или, как говорят, второе начало имеет статистический характер. [c.232]

ДОЛЖНО привести в конце концов к полному выравниванию температуры во всех частях вселенной, 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 признания 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 не может механически переноситься. В определенных видах космических процессов происходит возрастание разности температур, а не выравнивание их. , [c.290]

Общеизвестно, что такие термодинамические понятия, как теплота, энтропия, температура, имеют статистический смысл. Известно также, что-приложимость термодинамики ограничена так же, как и приложимость статистики, необходимостью, чтобы каждое изучаемое тело содержало достаточно большое число частиц. Термодинамика исходит в основном из первого и второго начал, статистика исходит из законов механики и из законов теории вероятности. Мостом между этими двумя дисциплинами является соотношение между энтропией и термодинамической вероятностью состояния,, а именно энтропия с точки зрения статистики есть величина, пропорциональ- [c.9]

После успехов в области термодинамики наметились новые перспективы в кинетической теории материи связь между температурой газа и кинетической энергией движения молекул позволила Дж. Максвеллу создать метод исследования систем, состоящих из очень большого числа частиц. Максвелл вводит понятие вероятности и устанавливает свой знаменитый закон распределения скоростей. Работы Дж. Гиббса и Л. Больцмана способствовали быстрому развитию новых отраслей естествознания — статистической механики и статистической термодинамики. Больцман исследовал второе начало с точки зрения молекулярно-кинетических представлений и нашел функцию (Я-функция), обладающую тем свойством, что она в неравновесной системе при столкновении молекул уменьшается, но принимает постоянное значение, когда достигнуто равновесное состояние, отвечающее закону Максвелла. Эта функция отличается от энтропии только знаком. М. Планк выразил результат открытия Больцмана в сжатой форме энтропия пропорциональна логарифму вероятности данного состояния. Так успешно объединяются чисто термодинамические концепции с молекулярно-кинетическими. Выдающиеся исследования Гиббса приводят к созданию стройной теории термодинамических потенциалов и теории равновесия фаз, оказывая сильное влияние на все последующее развитие физической химии. [c.5]

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]

Следующий важнейший шаг как с точки рения построения кинетической теории газов, так и одновременно с точки зрения развития обш,ей проблемы статистических закономерностей в физике был сделан Больцманом, который, исходя из конкретных представлений механики о взаил5одейстиии молекул га.чл посредством парных столь новений, вывел свое основное интегро-дифференциальное ураипепие для функции расиределения частиц но скоростям. Это уравнение, называел5ое кинетическим уравно нием Больцмана, представляет собой математическую формулировку статистического закона изменения во времени и пространстве распределения молекул газа но скоростям, обусловленное как внешними воздействиями сил и полей па газ, так и взаимодействием молекул газа между собой благодаря их столкновениям. Кинетическое уравнение позволило с помощью /-теоремы Больцмана дать атомистическое истолкование второго начала термодинамики. При этом был вскрыт статистический смысл понятия энтропии, установлена связь энтропии с вероятностью состояний ансамбля частиц газа. [c.14]

Второе начало термодинамики с статистической точки зрения. Одна из наиболее общих формулировок второго начала термодинамики, как было показано в 252, заключается в том, что все спонтанные процессы в изолированных термодинамических системах идут с увеличением энтроции. Согласно (260), увеличение энтропии со провождается увеличением вероятности состояния. Это приво-дит к новой наглядной и почти самоочевидной формулировке второго начала каждая предоставленная самой себе система стремится принять наиболее вероятное состояние и все спонтанные изменения в ней идут в направлении увеличения ее вероятности. [c.410]

Понятие об энтропии, представляющее с точки зрения обычной трактовки второго начала термодинамики большую трудность для изучающего, делается при его статистическом толковании более ясным истинный смысл второго начала раскрывается именно в его статистических формулировках. Целесообразность применения статистического метода очевидна, так как энтропия связана с теплотой и температурой, которые являются следствием корпускулярного строе -ния материи. Статистическое обоснование второго начала было дйно в работах Больцмана, Н. Н. Пирогова, М. Смолуховского и др. [c.93]

Трактовка второго начала статистической физикой и феноменологической термодинамикой приводит к двум принципиально новым, не следующим из классической физики и квантовой механики, положениям. Одно касается фундаментальной связи между неравно-весностью и динамической природой системы. Статистический закон Больцмана утверждает, что неравновесность в термодинамике целиком определяет направленность любого процесса к состоянию максимального беспорядка как к самому вероятному иными словами, неравновесность с точки зрения статистической термодинамики [c.438]