Термодинамика статистическая природа

Исследование оптических свойств высокодисперсных систем имело исключительно большое значение не только для установления новых взглядов на природу коллоидных растворов, но и дало экспериментаторам методы для наблюдения за поведением коллоидов, определения их концентрации, размеров и форм частиц. Значение оптических методов также состоит в том, что они дали возможность проверить ранее имевшие гипотетический характер молекулярно-кинетические представления о строении веществ, распространить их на высокодисперсные системы,и подвести строго теоретическую базу под такие явления, как диффузия, броуновское движение, седиментация, коагуляция. Непосредственным результатом было неопровержимое доказательство реальности существования молекул. Наконец, оптические методы дали возможность экспериментально демонстрировать статистическую природу второго закона термодинамики, в частности в связи с броуновским движением. [c.314]

В конце XIX в. положение дел в физике казалось вполне удовлетворительным. Один из служащих Патентного бюро США даже подал ставшее впоследствии знаменитым прошение об увольнении, выразив желание покинуть отмирающее агентство, которому, по его мнению, было суждено все меньше и меньше работы в будущем, поскольку большинство изобретений уже выполнено. В 1894 г. при вступлении в должность заведующего физической лабораторией в Чикаго известный физик Майкельсон высказал мнение, что все наиболее важные физические законы уже установлены и что наши будущие открытия предстоит высматривать в шестом десятичном знаке . Термодинамика, статистическая механика и теория электромагнитного поля достигли блестящих успехов в объяснении свойств материи. Была доказана электрическая природа самих атомов, и, стало быть, они несомненно должны были подчиняться законам электромагнитного поля, установленным Максвеллом. [c.329]

Статистическая природа второго закона термодинамики. [c.210]

Статистическая природа второго закона термодинамики была впервые показана в конце XIX века в работах Л. Больцмана, Дж. Гиббса, Н. Н. Пирогова и М. Смолуховского. [c.210]

Кинетическая теория газов показывает, что такие понятия, как температура и давление, играющие основную роль в термодинамике, обладают по существу статистической природой, т. е. являются выражением некоторых свойств вещества, обусловленных совместным действием очень большого числа частиц. Температура определяется средней кинетической энергией поступательного движения, хотя кинетическая энергия отдельных частиц может значительно отличаться от этой величины. Точно так же давление газа выражает суммарный эффект ударов молекул о стенку сосуда и является величиной, средней для большого числа молекул, которые обладают в момент удара самыми различными количествами движения и ударяются о стенку под самыми различными углами. Статистической природой обладают и такие величины, как плотность. [c.210]

В заключение важно отметить, что в подходах к проблеме химической эволюции у И. Р. Пригожина и А. П. Руденко есть много общего. Общим является отрицание актуалистических теорий и противопоставление им эмпирически обоснованных теорий, решающих вопрос о возникновении порядка из хаоса, о саморазвитии открытых химических систем. Общим является также привлечение в качестве отправного пункта неравновесной термодинамики, статистических, кинетических и информационных принципов, или методов, исследования. Различие же состоит главным образом в разных самоорганизующихся объектах и разных целях исследования. У Пригожина такими объектами являются макросистемы, а основная цель исследования — доказательство принципиальной возможности самоорганизации. Концепция Пригожина не описывает химическую эволюцию с естественным отбором. Руденко, напротив, исследует самоорганизацию микросистем, преследуя цель реконструкции всего хода химической эволюции через естественный отбор вплоть до выяснения механизма ее тупиковых форм и биогенеза. В этом смысле можно сказать, что теория Руденко предметнее отражает проблемы эволюционной химии как самостоятельной концептуальной системы. Эта теория может уже сегодня решать практические задачи освоения каталитического опыта живой природы и управления химическими процессами, относящимися к нестационарной технологии. Перед учением Пригожина такого рода задач сегодня поставить нельзя. Однако если говорить [c.216]

Вследствие этого в отраженном свете небо имеет голубую окраску. Образование роев молекул приводит как бы к локальному, самопроизвольному повышению давления в малом объеме, что противоречит 2-му закону термодинамики. Следовательно, 2-ой закон не является абсолютным, а имеет статистическую природу. [c.83]

Как видно, процесс выравнивания микросостояний, идущий в естественных условиях самопроизвольно и с возрастанием энтропии, приводит к росту термодинамической вероятности. Состояние II в 12 600 раз более вероятно, чем состояние I, а состояние III в три раза более вероятно, чем состояние II. Это обстоятельство позволяет установить связь между энтропией и термодинамической вероятностью и тем самым выяснить статистическую природу второго закона термодинамики, так как его обычная трактовка связана с более формальным понятием энтропии. [c.101]

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]

Установление статистической природы второго закона термодинамики дало возможность Больцману в конце XIX в. определить статистический смысл энтропии. Рассмотрим предварительно смысл понятия термодинамической вероятности. Одно и то же заданное термодинамическими параметрами макросостояние системы (если средняя энергия остается постоянной) может отвечать различным распределениям энергии между отдельными молекулами (частицами). Термодинамической вероятностью называется число микросостояний, с помощью которых может быть осуществлено данное макросостояние системы. Чтобы найти термодинамическую вероятность состояния, необходимо подсчитать число комбинаций, с помощью которых может быть осуществлено данное пространственное распределение частиц. Эта величина определяется числом перестановок из наличного числа частиц. Следует различать термо- [c.105]

Равновесные термодинамические параметры, как показывает статистическая теория, либо представляют средние значения динамических параметров Е, N), либо являются характеристиками статистического распределения (Т, х, 5). Равновесное макроскопическое состояние системы есть наиболее вероятное ее состояние. Однако система при тех же внешних условиях может находиться и в других состояниях, т. е. возможны отклонения значений параметров от равновесных, называемые флуктуациями. Наличие флуктуаций термодинамических величин является необходимым следствием статистической природы этих величин. Флуктуация означает переход системы из наиболее вероятного состояния в менее вероятное. В изолированной системе такой процесс связан с уменьшением энтропии и, следовательно, противоречит второму началу термодинамики в его макроскопической трактовке. Тем самым флуктуации определяют границу применимости второго начала термодинамики. [c.127]

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ВТОРОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ 279> [c.279]

В то же время большое значение придается изложению фундаментальных идей, которые должны формировать научное мировоззрение металлурга. К ним относятся основы классической термодинамики, статистической механики, кинетики химических реакций и учение о природе химической связи. [c.6]

Квантовая механика, разработанная в нашем веке, позволяет теперь исследовать молекулы, включая и те их свойства, от которых зависят макроскопические свойства вещества. Наряду с этим методом целесообразно использовать для связи макроскопических свойств вещества с его молекулярными или микроскопическими свойствами статистическую механику Гиббса. Соединение этих двух направлений с термодинамикой (статистическая термодинамика) привело к замечательным достижениям в понимании фундаментальной природы вещества. Статистическая термодинамика сильно увеличила также доступность термодинамических данных, которые стано-сО вятся все более и более необходимыми для развития химической техно-3 логии. Существует много учебников по статистической термодинамике [197, [c.17]

Возможность диспропорционирования связана, во-первых, с неравновесными состояниями, о которых термодинамика (классическая) почти ничего не говорит, а, во-вторых, с определением величин тех малых областей, в которых еще имеют смысл понятия температура, энтропия и т. п. И на этот счет ничего убедительного из термодинамики извлечь нельзя. Причина заключается в том, что молекулы в расчет не принимаются, и поэтому приходится считать, что начала термодинамики верны для любой области, как бы мала она ни была. Но учет фактической дискретности системы — существования атомов и молекул — приводит к заключению о статистической природе второго начала и тогда проблема минимальной области, ведущей себя термодинамически, так же, как и заведомо большая область системы, приобретает смысл. [c.16]

Применение такого метода позволяет использовать общие термодинамические соотношения для описания процессов, протекающих в разнообразных областях физики и химии, и в этом его большое преимущество. Однако феноменологический подход не позволяет детально изучить свойства рассматриваемых термодинамических систем. В настоящее время на базе статистической физики и некоторых разделов термодинамики возникла новая наука —статистическая термодинамика, которая опирается на определенные качественные представления о молекулярной природе вещества. Метод статистической термодинамики (статистический метод) широко используется при рассмотрении второго закона термодинамики и химических равновесий. Применение статистического метода позволяет также увязать макроскопические свойства тел с микроскопическими свойствами молекул. [c.9]

Изучая необратимые процессы в изолированной системе, Клаузиус и его последователи пришли к выводу о том, что и во вселенной в целом энтропия стремится к максимуму, при достижении которого течение всех тепловых процессов прекратится и наступит тепловая смерть вселенной . Эти выводы были использованы для распространения идеалистической концепции о начале и конце существования вселенной. Поэтому установление Больцманом в конце XIX в. (1896 г.) статистической природы второго закона термодинамики было крайне важным, так как это послужило явным опровержением идеалистических выводов о тепловой смерти вселенной . [c.76]

Как видно, процесс выравнивания микросостояний, идущий в естественных условиях самопроизвольно и с возрастанием энтропии, приводит к росту термодинамической вероятности. Это обстоятельство позволяет установить связь между энтропией и термодинамической вероятностью и тем самым выяснить статистическую природу второго закона термодинамики, так как его обычная трактовка связана с более формальным понятием энтропии. [c.115]

Установление статистической природы второго закона термодинамики дало возможность Больцману в конце XIX в. опреде- [c.106]

Отметим еще одну очень важную особенность второго закона термодинамики по сравнению с первым. Второй закон не является абсолютным, а имеет статистический характер. Для систем из небольшого числа частиц выводы второго закона применимы ограниченно, а к системам из очень малого числа частиц второй закон совершенно неприменим. При характеристике систем мы обычно оперируем такими свойствами, как давление, температура, мольный объем и др. Они имеют статистическую природу. Давление газа представляет собой сумму импульсов молекул на единицу поверхности стенок сосуда и является, таким образом, средней величиной для большого числа частиц. Отдельные частицы в момент удара обладают различным количеством движения и ударяются о стенку сосуда под самым различным углом. Температура определяется средней кинетической энергией поступательного движения всех молекул данной системы, хотя кинетическая э нергия отдельных частиц может значительно отличаться от такой величины. [c.55]

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]

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]

Наибольшая оптическая активность свойственна только живому веществу. В неживой природе возникновение и сохранение ассиметрических соединений или систем с преобладанием одной из эпантиоморфных форм термодинамически очень мало вероятно. Оптически активная система самопроизвольно стремится к состоянию термодинамического равновесия, характеризуемого или отсутствием вообще ассиметрических соединений, или равными концентрациями правого и левого изомера. Чем дальше во времени отстоит данная система от состояния живого вещества, тем статистически менее вероятно сохранение в ней ассиметрии. Приводимые выше данные наглядно иллюстрируют строгое вы-полпение второго закона термодинамики в природе. [c.20]

Статистическая природа второго закона термодинамики. 104 46. Характеристические функции и 5 ермодинамические потенциалы. ............. .....................107 [c.387]

Несостоятельность гипотезы о тепловой смерти вселенной была доказана в работах ряда физиков Больцмана, С молуховско-го, 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 применять второй закон к вселенной в целом, так как в ней протекают разнообразные и сложные процессы (например, различные ядерные превращения), для анализа которых нельзя механически применять только один термодинамический метод. [c.103]

Историю физической химии в XX веке нет возможности изложить в кратком очерке. Поэтому будет дана лишь обш,ая характеристика развития физической химии в XX веке. Если для XIX века было характерно изучение свойств веш,еств без учета структуры и свойств молекул, а также использование термодинамики, как основного теоретического метода, то в XX веке на первый план выступили исследования строения молекул и кристаллов и применение новых теоретических методов. Основываясь на крупнейших успехах физики в области строения атома и используя теоретические методы квантовой механики и статистической механики, а также новые экспериментальные методы (рентгеновский анализ, спектроскопия, масс-спектрометрия, магнитные методы и многие другие), физики и физико-хидшки добились больших успехов в изучении строения молекул и кристаллов и в познании природы химической связи и законов, управляющих ею. [c.15]