Това е време, за да се справят с втория основен постулат на термодинамиката, който се нарича втория закон на термодинамиката. Вторият принцип не е доказуемо в класически термодинамиката. Неговата редакция - резултат от обобщаване на опит, наблюдения и експерименти. Ние ще ви разкажа за това кратко и ясно.
В последната статия на термодинамиката говорихме за термодинамична система, състояща се от голям брой частици. За описание на тези системи, така наречените държавни функции.
В термодинамична състоянието на функцията (или термодинамичен потенциал) - е функция в зависимост от броя на независимите параметри, определящи състоянието на системата. За да стане по-ясен, ще дам един пример. Една функция на състоянието на системата - това е неговата вътрешна енергия. Тя не зависи от начина, по който системата е включена в това състояние,
Друга идея, към която искате да се срещнете - е ентропията. За да се разбере на втория закон на термодинамиката, ентропията е много важно. И това е една красива дума, която поставя много в ступор и която може да свети в компанията.
В най-общия случай, ентропията - мярка за случайността на система от
Един прост пример. представете си, че имате едно чекмедже чорап. Ако всички чорапи в кутия и лъжата, разпръснати и смесени по един, ентропията на системата е минимизиран. И ако чорапите са сглобени по двойки и се намират точно в един ред - е минимално.
В термодинамиката, ентропия - е функция на състоянието на термодинамична система, която дава мярка за необратима загуба на енергия. Какво означава това? Това означава, че някаква част от системата за вътрешен енергиен не мога да отида в механична работа на системата. Например, процес на преобразуване на топлинна енергия за механична работа винаги е придружен от загуби, които водят до топлина трансформира в други форми на енергия.
Ентропията се увеличава, докато обратим термодинамичен процес в необратим - остава постоянна. Математически запис ентропия (S):
Има делта Q - количество топлина да надолу или прибрано от системата, Т - температура на системата, DS - ентропия промяна.
Има няколко различни формулировки на втория закон на термодинамиката, и това е един от тях:
Ентропията на една затворена система се увеличава във всички необратими процеси в тази система
Тъй като ние сме заинтересовани в разбирането на същността на нещата, ние представяме една много проста дефиниция:
Метод е възможно, само в резултат на което е да се прехвърлят на енергия във формата на топлина от студено на горещо тяло
Между другото, тази формулировка на втория закон на термодинамиката принадлежи Рудолф Клаузиус, който въвежда понятието ентропия.
Метод е възможно, само в резултат на което е да се прехвърлят на енергия във формата на топлина от студено на горещо тяло
Още веднъж, вечен двигател
След разочарованието от идеята за вечен двигател от първи вид на хората, не мисля да се откажа. След известно време, той е изобретен вечен двигател от втори вид, чиято работа се основава на пренос на топлина и не противоречи на закона за запазване на енергията. Такъв двигател преобразува цялата топлина, произведена от околните органи, в работата си. Например, тъй като прилагането му се поема от охлаждане океан получи огромно количество топлина. Но за щастие, преди охлаждане и замразяване, океански риби не се постигне, защото Тази идея противоречи на втория закон на динамика. Ефективност на всяка машина, не може да бъде равно на единство, както и топлината не може да бъде напълно се превръща в работа. Така че без значение колко внимателни, не може да се създаде вечен двигател от втори вид, както и вечен двигател от първи вид.
Топлинна смърт на вселената
След въвеждането на Рудолф Клаузиус концепция за ентропията през 1865 г., имаше много дебати, спекулации и теории, свързани с тази концепция. Един от тях - хипотезата на топлинна смърт на вселената. формулирана от Клаузиус въз основа на втория закон на термодинамиката.
Рудолф Клаузиус (1822-1888)
Тази теория, формулирана от Клаузиус гласи, че Вселената, тъй като всяка затворена система клони към състояние на термодинамично равновесие, се характеризира с максимална ентропия и пълната липса на макроскопски процеси, което от своя страна всички смисъл, познат ни понятието за време. Според Клаузиус: "Енергийна остава постоянна по целия свят. Ентропията на света има тенденция до максимум. " Това означава, че когато вселената ще влезе в състояние на термодинамично равновесие, всички процеси спират и света изпадна в състояние на "топлина смърт". Температурата във всяка точка във Вселената, е същият, вече няма да има някаква причина, която може да доведе до появата на всякакъв вид процеси.
Вие ще искате: Какви са шансовете да правят с ограничен бюджет: по брой точки на университета, по специалността
Концепцията на топлинна смърт на вселената в близкото минало е доста широко разпространена и е била обект на активен дебат. (. 1932) Така че, в книгата дънки «Вселената около нас» може да намерите на следните редове към топлина смъртта на вселената, "Вселената не може да съществува вечно; рано или късно трябва да дойде време, когато тя е била последната ерг енергия, за да достигне най-високото ниво на стълбата падане полезност, в която точка на активния живот на Вселената би трябвало да спре. "
Някъде във Вселената
В произтичащи неговата теория на Клаузиус той прибягва в мотивите си на следните екстраполации (сближаване):
- Вселената се разглежда като затворена система.
- Развитието на света може да бъде описан като промяна на своите държави.
Интересен факт. обсъждане на смъртта на топлина позволи на църквата, за да се каже, че от научна гледна точка (включително и такива, дължащи се на Клаузиус теория) могат да се намерят условия, които показват съществуването на Бог. Така че, през 1952 г., по време на среща на "Папската академия на науките", папа Пий 12-ти каза в речта си: "Законът за ентропията, открит Рудолф Клаузиус, ни даде увереност, че спонтанни естествените процеси винаги са свързани със загуба-свободен, който може да се използва енергия което означава, че в една система, затворен материал в края на тези процеси в микроскопичен мащаб, след като престане. Тази тъжна необходимост ... красноречиво свидетелства за съществуването на Необходим Being ".
Опровержение на топлинната смърт на теория Вселената
Както беше отбелязано по-горе Клаузиус определено екстраполация използвана в получаването на неговата теория. Днес, въпреки някои трудности, може да се каже с увереност, че тези констатации са ненаучни. Фактът, че има определени граници на приложимост на втория закон на термодинамиката: долна и горна. По този начин, втория закон на термодинамиката не може да се прилага за описанието на микросистеми, чиито размери са сравними с размерите на молекули и макро, състояща се от безкраен брой частици, т.е. за Вселената като цяло.
Вторият закон на термодинамиката не е приложим за Вселената като затворена система
Всъщност първият учен, който определя статистическата природа на втория закон на термодинамиката и топлинна смърт на вселената, за да се противопоставят на така наречената теория на хипотезата на колебание е един изключителен физик-материалист Болцман. Има една формула на Болцман, която ни позволява да се получи статистическа интерпретация на втория закон на термодинамиката
Тук, S - ентропия на системата, к - Болцман константа, P - термодинамична вероятностите на състоянието, определя броя на микроскопски системи, съвпадение това macrostate. Според Болцман формула,
Това означава, че вероятността от една изолирана термодинамична състояние на системата за всички процеси, протичащи в него не може да се понижи. Въпреки това, тъй като за системи, състоящи се от един безкраен брой частици, всички държави са еднакво вероятни. горното съотношение не е приложим за Вселената. В такива системи, има значителни колебания (отклонение - отклонение от истинската стойност на променливата от нейната средна стойност), представляващи отклонение от втория закон на термодинамиката. Според Болцман, състоянието на термодинамично равновесие е само най-често срещаните и най-вероятната; Наред с това в система равновесие може да настъпи спонтанно произволно големи колебания. Това означава, че във Вселената, които са в термодинамично равновесие, колебания се срещат често, с едно такова колебание е област на пространството, в което се намираме.
Лудвиг Болцман (1844-1906)
Модерният подход със сигурност се отхвърля теорията за топлинна смърт на вселената. Като се има предвид по-голямата възраст на Вселената и факта, че тя не е в състояние на топлинна смърт, можем да заключим, че процесите на вселената да се появят, които пречат на растежа на ентропия, т.е. процеси с отрицателна ентропия. Въпреки това, Болцман заключение, че Вселената е доминиран от състоянието на термодинамично равновесие, още повече, напротив на нарастващата астрономия експериментален материал. Материята никога не е губи способността да се концентрация и преобразуване на енергията от една форма на движение на друг. Така например, в процеса на формиране на звезди пръснати значение при спазване на определени закони и не може да бъде намалена само до случайните колебания в разпределението на енергия във Вселената.
Свързани статии