l11 (Курс лекций), страница 3
Описание файла
Файл "l11" внутри архива находится в папке "Курс лекций". PDF-файл из архива "Курс лекций", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физика" из 1 семестр, которые можно найти в файловом архиве НИУ «МЭИ» . Не смотря на прямую связь этого архива с НИУ «МЭИ» , его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст 3 страницы из PDF
Такая экстраполяция может привести к выводу о неизбежности выравниваниятемпературы всех тел, к идее “тепловой смерти Вселенной” (ее выдвинул Р. Клаузиус). Согласногипотезе Л. Больцмана, Вселенная все время пребывает в равновесном изотермическом состоянии, но вее различных частях происходят отклонения от этого состояния. Оказалось, что вследствие тяготенияоднородное изотермическое распределение вещества во Вселенной не соответствует максимумуэнтропии, потому что не является наиболее вероятным. Поскольку Вселенная нестационарна, она78расширяется и первоначально однородное вещество распадается под действием сил тяготения нагалактики, звезды, планеты и т.д.
Именно эти процессы и происходят с ростом энтропии, что полностьюсоответствует второму началу термодинамики. Эти процессы и позволят избежать “тепловой смертиВселенной”.11.6. Статистический смысл второго начала термодинамикиДо сих пор мы использовали термодинамический метод исследования и неинтересовались внутренним строением изучаемых систем. Однако существуетсвязь второго начала термодинамики с молекулярно-кинетической теориейстроения вещества. Рассмотрим это на примере состояния системы молекул газа.Каждому состоянию газа соответствует некоторое распределение егоIIмолекул по объему и определенное распределение молекул по скоростям.Предположим, что в сосуде находятся только две молекулы газа (рис. 11.6).
“Цвет”молекул пусть будет соответствовать их скорости. Различные состояния газаотличаются только распределением молекул по половинкам сосуда. МожноIIIполучить 4 различных распределения молекул. Вероятность каждого из них равна0,25. Однако эта вероятность будет отличаться от вероятности термодинаРис.11.6мического состояния системы.
Дело в том, что в однородном газе все молекулытождественны друг другу, т.е. они неразличимы. Поэтому два из четырех распределений будуттождественны друг другу и определят одно из трех возможных состояний. Следовательно, вероятностьсостояния II равна 0,5.В целом же вероятность какого-либо состояния системы W больше вероятности w отдельногораспределения в P раз:IW wP ,(11.19)где Р – термодинамическая вероятность состояния системы. Она равна числу всевозможныхмикрораспределений частиц по координатами скоростям, соответствующих данномутермодинамическому состоянию (макросостоянию).
Необходимо учесть, что W 1 , w 1 , но P 1 . Внашем примере PI 1 , PII 2 , PIII 1 .Л. Больцман доказал, что между энтропией системы и термодинамической вероятностью еесостояния существует связь:S k ln P,(11.20)где k – постоянная Больцмана. Эта формула позволяет дать статистическое толкование второгозакона термодинамики, утверждающего, что энтропия изолированной системы не убывает:термодинамическая вероятность состояния изолированной системы во всех происходящих в нейпроцессах не может убывать.Таким образом, второй закон термодинамики является статистическим законом.
Он выражаетнеобходимые закономерности хаотического движения большого числа частиц, входящих в составизолированной системы..