Az entrópia és a termodinamikai valószínűség

Az entrópia fogalmának a kettős értelmezés: makroszkopikus és mikroszkopikus. Az arány makroszkopikus meghatározása entrópia. Mikroszkopikus értelmében meghatározott Boltzmann entrópia, ami azt mutatta, hogy az entrópia függvénye a termodinamikai valószínűség







Termodinamikai rendszer társulás nagy részecskék száma, ami mikroállapot makro állapotban általában.

W- termodinamikai valószínűsége, hogy a rendszer a száma mindenféle szemcseméret-eloszlása ​​a koordináták és sebességek megfelel egy adott termodinamikai állapotát.

Azaz, a szám a mikroszkopikus kimondja, hogy végre egy adott makroszkopikus a rendszer állapotát. Ezzel szemben a matematikai valószínűsége, normalizált úgy, hogy nem lehet nagyobb, mint egy, a termodinamikai valószínűség normalizált hogy annak a valószínűsége az összes (ha lehetséges) fejezzük ki egész számok, azaz Wі1.

Egy olyan rendszer, amely egy rekesz:

Hagyja, hogy a rendszer mentálisan osztva 2 tárolórekesz. Ezután a termodinamikai valószínűsége:

W jelentése a minimális értékre n = 0 és n = N, azaz ha n = N / 2, azaz amikor a részecskék egyenletesen vannak elosztva a cellákon, amikor az összes részecske az egyik rekeszben, W maximális.

Így a legvalószínűbb állapot megfelel makro kaotikus termikus mozgást alkotó részecskék, mert amikor a számos lehetséges maximális mikroállamok egyes részecskék, mint bármely más, rendezett formái mozgás ezen részecskék. Így a legvalószínűbb állam makro, amelyben az összes energia hővé alakul át, egyenletesen elosztott szervek közötti.







A termodinamikai valószínűség és entrópia kapcsolódó által (Boltzmann képlet):

Így az entrópia lehet tekinteni, mint egy intézkedés valószínűsége az állam egy termodinamikai rendszer.

Ennek megfelelően, a termodinamika második törvénye lehet az alábbiak szerint történik: az összes természetes folyamatok folytassa szigetelt termodinamikai rendszert úgy, hogy a rendszer mozog az állami kevésbé valószínű, hogy körülmények között nagyobb valószínűséggel.

Megváltoztatása termodinamikai valószínűsége. Megváltoztatása a rendszer entrópia,

ahol a képletben W1 és W2 - termodinamikai valószínűsége értékek 1 és 2.

Ha a folyamat reverzibilis, DW = 0 (W = const,) és a DS = 0, S = const

Ha a folyamat visszafordíthatatlan, DW> 0 (W - növekszik) és a DS> 0 (S - növekszik). Visszafordíthatatlan folyamat a rendszer kevésbé valószínű állapota egy sokkal valószínűbb, hogy a határ - egyensúlyi állapotot, amely megfelel a legmagasabb termodinamikai valószínűsége. Az entrópia egyensúlyi maximális. Az entrópia olyan intézkedés a rendellenesség a rendszer.

Mivel az energia a véletlenszerű mozgás a gáz részecskék arányos a hőmérséklet, a hőmérséklet nulla véletlenszerűen mozgás meg kell állnia - részecske rendezi több rendezett módon. Ez legmagasabb rendű részecske helyét meg kell felelnie a legkisebb entrópia. V.Nernst (1864-1941) alapján számos fizikai-kémiai megfigyelések arra utalnak, összesen, gyakran nevezik a harmadik főtétele: az entrópia minden testek egyensúlyi nullához, mint a hőmérséklet nulla közeli Kelvin :.

Mivel az entrópia definíciója akár egy additív konstans, ez az állandó kényelmes, hogy nulla. Megjegyzendő azonban, hogy ez egy önkényes feltételezés, hiszen az entrópia a természetben mindig elhatározta, hogy belül egy additív konstans. A Nernst-tétel, ebből következik, hogy a hőkapacitás cp és CV át O C nulla.




Kapcsolódó cikkek