Лекци@08-Второй_закон_термодинамики [Режим совместимости] (Лекции по ТД Рыжков (PDF)), страница 2

=∫ ds = 0dq2∆s2 = ∫T22 B1∆sсист = ∆s1 + ∆s2 + ∆s p.m > 0Рис. 10. Изменение энтропиинеобратимого циклаНеобратимый цикл в изолированной системе приводит к возрастанию энтропии системы.164. Рассматривая разомкнутые процессы в изолированной системе.для обратимых процессовdqds =Tдля необратимых процессовdqds >TТак как для изолированной системы dq = 0. атемпература (абсолютная) ни в каких случаях не можетпринимать каких-либо значений, кроме конечныхположительных, то эти уравнения приводят кследующим выводам: для обратимых процессовds = 0 энтропия остается постоянной;для необратимых процессов ds > 0: энтропиясистемы увеличивается.Рис.

11. Изменение энтропииобратимого и необратимогопроцессов17Влияние необратимых процессов на работоспособностьизолированной системы T2 lоб = η q = 1 −  q1 T1 q1 q1∆s = ' −T1 T1коб 1 T2 lно = η q =  1 − '  q1 T1  T2T2 lоб − lно = q1  1 − − 1 + '  =T1 T1kно 1 T2 T2 = q1  ' −  T 1 T1  q1 q1 lоб − lно = T2  ' − = T2 ∆sсист T1 T1 Рис.

12. Снижение работоспособностисистемы при протекании в нейнеобратимых цикловЭнтропия является меройнеобратимости протекающих18в системе процессов.Космическая шкала времени.Расширение Вселенной после Большого взрываLHC (Large Hadron Collider), ЦЕРНRHIC (Relativistic Heavy Ion Collider),Брукхейвенская Национальная ЛабораторияSPS (Super Proton Synchrotron), ЦЕРНФортов В.Е. УФН. 200819Стремление изолированной системы к тепловому равновесиюПри осуществлении в изолированной системе необратимых процессов ееэнергия остается постоянной, энтропия стремится к максимуму.Это является признаком стремления системы к состоянию теплового равновесия, которое неминуемонаступает с момента, когда температуры и давления отдельных элементов системы принимаютпрактически равные значения.

Такое состояние системы называют ее «тепловой смертью».Идеалисты считают, вопреки здравому смыслу, что Вселенная ограничена в пространстве, и поэтомурассматривают ее как изолированную систему. Второй закон термодинамики, по их мнению,заставляет Вселенную двигаться только в одном направлении, по пути к смерти, к уничтожению.Это делает Вселенную ограниченной не только в пространстве, но и во времени.Против реакционного идеалистического «учения» о тепловой смерти Вселенной выступил рядвидных физиков—современников Клаузиуса и более позднего периода. Среди них австрийскийфизик-материалист Больцман (1844—1906 гг.), польский физик Смолуховский (1872—1917 гг.),немецкий физик Планк (1858—1947гг.), советский физик Хвольсон (1852—1934 гг.) и др.

Но наиболееглубокую философско-научную критику этого «учения» дал Ф. Энгельс (1820-1895 гг.).Анализ со статистикой в несколько сот вспышек сверхновых звезд на разных (очень больших)расстояниях показал, что Вселенная расширяется чуть быстрее, чем допускает теория Эйнштейна.Значит, действует какой-то ускоряющий фактор.

Его назвали “темной энергией”.Ключ для «разового шифра».Ключ должен обладать максимальной энтропией, т.е. быть абсолютно случайным и не должениспользоваться повторно. Работа Шеннона заключается в том, что на исходное сообщение«накладывается» случайная последовательность битов, - единственный абсолютно безопасныйспособ коммуникации.Наука о способах измерения информации и условиях ее оптимальной передачи и хранения называетсятеорией информации. Энтропия информации как мера упорядоченности любых статистических формдвижения материальных систем.

А чтобы в процессе эволюционного упорядочения функция неуменьшалась, а увеличивалась (на манер физической энтропии в необратимых процессах),20Л. Бриллиюэном было предложено отрицательное изменение энтропии информации расцениватькак возрастание некой негэнтропии, которую и рассматривать в качестве меры организации.Энтропия и информацияI(W) = I(W1, W2) = I1(W1) + I2(W2).(1)I=log2WS = - k Σ PilnPi(2)(3)где k — постоянная Больцмана; Pi = Ni / N — вероятность появления молекул сэнергией ε; N = Σ Ni = N1 + N2 + N3+ ...

— общее число молекул; N1, N2, N3, ... - числомолекул, обладающих энергией ε1, ε2, ε3, ... в соответствии с законом распределениямолекул по энергиям (закон Больцмана).ln W = - Σ Pi lnPi(4)I = - Σ Рi log2 Pi(5)бит на букву,где N1, N2, N3, ... , NM — число букв в тексте, в соответствии с их номерами валфавите (1,2,...,M). Функция (5) была названа Шенноном энтропиейинформации.S=k lnWНапример, если М = 32 и вероятность появления всех букв одинакова (Pi = 1/32), тоэнтропия информации3211I = −∑ log 2=532i =1 3221Контрольные вопросы•••••••••Второй закон термодинамики: формулировки, физический смысл, аналитическое выражениеСтатистический смысл второго закона термодинамикиОценка экономичности цикловЦикл КарноПриведенная теплотаЭнтропияВлияние необратимых процессов на работоспособность изолированныйсистемыСтремление изолированной системы к тепловому равновесиюЭнтропия информации22.