Второй закон термодинамики статистический характер

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]

Первый закон термодинамики справедлив и для обычных систем, состоящих из большого числа частиц, и для систем из небольшого числа частиц, и для отдельных частиц. Второй же закон носит статистический характер и относится исключительно к системам из очень большого числа частиц, так как только к таким системам строго применимы законы статистики. Если же рассматривать системы из не очень большого числа частиц, то выводы из второго закона не могут быть строго применимы к ннм. К системам же из малого числа частиц второй закон не относится. [c.210]

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

Энтропия как вероятность нахождения системы в данном состоянии. Статистический характер второго закона термодинамики. [c.42]

Установление статистического характера второго закона термодинамики является великой заслугой Л. Больцмана, объяснившего таким путем противоречие между обратимостью механического движения и необратимостью и направленностью реальных физических и химических процессов эта направленность является следствием молекулярного строения материального мира. [c.106]

Статистический характер второго закона термодинамики [c.102]

Понятие термодинамической вероятности позволяет уточнить содержание второго закона термодинамики. В любом процессе изменяются микросостояния и термодинамическая вероятность системы. В статистической термодинамике предполагается, что процесс, приближающий систему к состоянию равновесия, соответствует переходу от менее вероятных состояний к более вероятным. Процесс, удаляющий систему от состояния равновесия, с точки зрения статистической термодинамики не является невозможным, а просто менее вероятным по сравнению с процессом, ведущим к равновесию. Таким образом, строго обязательная направленность самопроизвольных процессов, утверждаемая классической термодинамикой, заменяется представлением о статистическом характере второго закона термодинамики. Термодинамические утверждения, носящие категорический характер, например об обязательном возрастании энтропии в ходе самопроизвольного процесса в изолированной системе, приобретают смысл утверждений, определяющих наиболее вероятный ход процесса. [c.90]

В работах Больцмана, Смолуховского и других ученых показан статистический характер второго закона термодинамики и количественно изучены наблюдаемые отклонения от этого закона. Этими работами окончательно показана несостоятельность антинаучной идеи тепловой смерти вселенной, высказанной Клаузиусом. [c.106]

Выводы Клаузиуса о тепловой смерти вселенной незакономерны, так как термодинамические свойства конечной изолированной системы распространялись им иа вселенную, безграничную в пространстве и времени. Работы Больцмана и других ученых, установивших ограниченный статистический характер второго закона термодинамики, показали возможность и необходимость наличия во вселенной любых по величине отклонений от требований второго закона для равновесных систем. Само представление о движении вселенной (как целого) к равновесию незакономерно. [c.106]

Энтропия и вероятность. Статистический характер второго закона термодинамики. Второй закон термодинамики можно назвать законом возрастания энтропии при самопроизвольном процессе в изолированной системе. В связи с этим очень важно выяснить физические причины необратимости реальных процессов и возрастания энтропии. [c.98]

В промежуточном случае (т. е. для систем, состоящих из не столь большого числа частиц, чтобы статистические выводы имели для них характер законов) выводы из второго. закона термодинамики, [c.211]

Любая макроскопическая система состоит из очень большого числа частиц. К такой системе применимы законы теории вероятности. Если с этих позиций подходить к рассмотрению естественных процессов, то легко убедиться, что любой самопроизвольный процесс протекает в направлении, при котором система переходит из менее вероятного состояния в более вероятное. Этот вывод может также служить одной из формулировок второго закона термодинамики. Смешение газов в результате диффузии, переход теплоты от более горячего тела к более холодному и т. п. непосредственно связаны с вероятностью состояния исследуемой системы. Статистический характер второго закона термодинамики был раскрыт во второй половине XIX в. благодаря работам Больцмана, Гиббса, Смолуховского и др. [c.219]

Броуновское движение тесно связано с флуктуациями параметров системы, характеризующих ее состояние равновесия, по отношению к их среднему значению. Например, неполная взаимная компенсация импульсов, получаемых коллоидной частицей с разных сторон, представляет собой не что иное, как колебание давления. Флуктуации — это спонтанные колебания какого-либо параметра вблизи его среднего значения в достаточно малом объеме. Они свидетельствуют о том, что второй закон термодинамики, согласно которому эти параметры должны иметь постоянное значение, отвечающее экстремуму характеристических термодинамических функций (энтропии, энергии), не совсем точен, он справедлив только для достаточно больших объемов. Другими словами, второй закон термодинамики имеет статистический характер и, как всякий статистический закон, справедлив только для систем, состоящих из достаточно большого числа частиц. Таким образом, броуновское движение подтверждает высказанную Больцманом идею о вероятностном характере второго закона термодинамики, в чем и состоит, по крайней мере в рамках современных представлений, его качественное отличие от первого закона. [c.55]

Второй закон термодинамики имеет статистический характер (см. 13). Исходя из этого, Л. Больцман (1896) определил статистический смысл энтропии как логарифм вероятности существования системы [c.68]

Из уравнения (2.16) следует, что чем больше энтропия системы, тем больше вероятность нахождения ее в данном состоянии. Естественная тенденция самопроизвольного изменения состояния системы направлена к состоянию с более высокой энтропией. Увеличение энтропии в самопроизвольных процессах указывает наиболее вероятные пути их осуществления в изолированной системе. Поэтому второй закон термодинамики можно рассматривать как закон вероятности, применяемый к системам, состоящим из большого числа частиц. В этом заключается статистический характер второго закона термодинамики. Только при большом числе частиц наиболее вероятное направление процесса становится неизбежным, в то время как в системах из малого числа частиц возможны и менее вероятные процессы за счет флуктуаций. [c.42]

Рассмотренное положение представляет одну из формулировок второго закона термодинамики (закон носит статистический характер, т. е. применим лишь к системам, состоящим из очень большого числа частиц). Требование постоянства внутренней энергии и объема системы исключает использование энтропии как критерия направления и предела протекания химических реакций, при которых внутренняя энергия веществ неизбежно меняется, а также совершается работа расширения против внешнего давления. [c.107]

Статистический характер второго закона термодинамики существен в связи с так называемой тепловой смертью Вселенной. Клаузиус применил второй закон термодинамики к Вселенной в целом и пришел к выводу о том, что по истечении определенного времени Вселенная придет в равновесие, температуры ее отдельных частей выровняются и, следовательно, превращение теплоты в работу станет невозможным. [c.45]

Заключение Клаузиуса основано на двух ошибках. Во-первых, нельзя распространять вывод о возрастании энтропии, установленный при наблюдении конечной, изолированной системы на безграничную, бесконечную Вселенную. В других частях Вселенной могут идти и другие процессы. Во-вторых, закон возрастания энтропии, да и само понятие энтропии, имеет статистический характер. Так, Больцман предположил, что процессы, происходящие во Вселенной, связаны с гигантскими флуктуациями. Если в нашей, солнечной системе, происходит процесс п ехода к равновесному состоянию, т. е. процесс исчезновения флуктуаций, и для нас справедлив второй закон термодинамики в том виде, как он был сформулирован выше, то с той же неизбежностью в другой части Вселенной происходят обратные процессы, где должны протекать самопроизвольно процессы с уменьшением энтропии, процессы концентрации вещества и энергии. [c.45]

Ошибочность такого вывода объясняется тем, что Р. Клаузиус рассматривал всю вселенную как изолированную систему. Кроме того, второй закон термодинамики в противоположность первому имеет статистический характер и указывает только на вероятность данного процесса. [c.68]

В промежуточном случае (т. е. для систем, состоящих из не столь большого числа частиц, чтобы статистические выводы имели для них характер законов) выводы из второго закона термодинамики, в основном правильно характеризуя соотношения, не являются все же строгими и различные отклонения от них (флюктуа- [c.208]

Таким образом, броуновское движение является следствием теплового движения молекул в диснерсионной среде и прямым отражением законов статистики. Интересно, что молекулярно-кинетическая теория устанавливает закономерности, характерные для статистического множества частиц, а тепловое движение молекул (в виде броуновского движения) проявляется в отклонениях от этих закономерностей. В этом отношении броуновское движение — следствие случайных. микроотклонений (флуктуации), эффект которых возрастает с уменьшением размеров системы, и наглядное проявление отклонений от второго закона термодинамики в микросистемах, т. е. подтверждение его статистического характера. [c.240]