7. Формула Больцмана

Изолированные системы по определению не обмениваются с внешней средой ни веществом, ни энергией. Конечно, реально таких систем в природе не существует. Однако очень хорошая изоляция может быть осуществлена, если поместить систему в термос, закрытый пробкой.

Оказывается, что любой самопроизвольный процесс может протекать в изолированной системе лишь в том случае, когда он характеризуется увеличением энтропии; в равновесии энтропия системы постоянна:

ΔS ≥ 0.

Это утверждение, основанное на экспериментальных наблюдениях, является одной из возможных формулировок второго начала термодинамики.

Процесс, обратный самопроизвольному, согласно второму началу термодинамики в изолированной системе протекать не может, так как такой процесс характеризуется уменьшением энтропии.

Рассмотрение различных изолированных систем показывает, что самопроизвольные процессы всегда связаны с ростом числа микросостояний w системы. В этих же процессах происходит возрастание энтропии S системы, т. е. энтропия возрастает с увеличением числа микросостояний. Впервые на существование такой зависимости обратил внимание австрийский физик Л. Больцман, который в 1872 г. предложил соотношение:

К_Б = R / N_A = 1,38 - 10²³ Дж/К,

где К_Б - постоянная Больцмана, равная отношению газовой постоянной R к постоянной Авогадро N_A .

Это соотношение называется формулой Больцмана.

Формула Больцмана позволяет теоретически рассчитать энтропию системы по числу возможных ее микросостояний. Такие расчеты хорошо согласуются с экспериментально определенными значениями. В частности, известно, что число микросостояний кристаллических веществ при 0°К близко к w₀ " 1. Таким образом, могут быть определены абсолютные значения энтропии кристаллизующихся веществ в отличие от внутренней энергии Е и энтальпии Н, для которых можно определить лишь относительные значения.

Увеличение числа микросостояний системы во многих случаях можно связать с ростом неупорядоченности в этой системе, с переходом к более вероятным распределениям энергии системы. Исходя из соотношения Больцмана, можно дать молекулярнокинетическое определение энтропии.

Энтропия есть мера вероятности пребывания системы в данном состоянии или мера неупорядоченности системы.

Важное значение понятия энтропии связано с тем, что на основе этой величины можно прогнозировать направление самопроизвольного протекания процессов. Однако применимость измерения энтропии как критерия направленности процессов ограничивается изолированными системами в соответствии с формулировкой второго начала термодинамики.

Авторы: Дроздова М.В., Дроздов

<< Назад: Второе начало термодинамики. Энтропия

>> Вперед: Энергия Гиббса

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Коммерческое право. Шпаргалка

▪ Римское право. Шпаргалка

▪ Урология. Конспект лекций

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива У мышей вылечили синдром Дауна 05.10.2007 Дети с синдромом Дауна имеют лишнюю 21-ю хромосому (вместо двух - три), что сказывается на их внешнем облике, а также в разной степени снижает память, обучаемость, рассудочную деятельность, затрудняет освоение языка. Несколько лет назад выяснилось, что эти неврологические расстройства связаны с излишним синтезом в мозге гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), которая тормозит деятельность нейронов. Сотрудник Стэнфордского университета (США) Крейг Гарнер и его коллеги с помощью генной инженерии вывели линию мышей с лишней 21-й хромосомой. У них также оказались ухудшены память и способность к обучению. На этих мышах испытывали различные антагонисты ГАМК, и наиболее эффективным оказался пентилентетразол. Этот медикамент в 50-х годах прошлого века применяли в США против депрессии и психозов, но вскоре выяснилось, что он вызывает эпилептические припадки. Опыты показали, что мыши с синдромом Дауна, получившие малую дозу пентилентетразола, умнеют и быстро обучаются находить путь в лабиринте. Причем эффект сохранялся три месяца после лечения (в масштабах жизни человека это около девяти лет). Авторы исследования считают, что до начала лечения людей с синдромом Дауна пройдет еще несколько лет.

Другие интересные новости:

▪ Термоэлектрогенератор, использующий тепло человека

▪ Выяснена главная причина развития рака

▪ Китай сэкономит 300 млн тонн угля в год

▪ Кентавр, потомок Сегвэя

▪ Система очистки воды на основе плазмы

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электричество для начинающих. Подборка статей

▪ статья Инструкция по охране труда для электромонтеров по ремонту и обслуживанию электрооборудования

▪ статья В какой стране появилось слово селфи? Подробный ответ

▪ статья Воспитатель группы продленного дня. Должностная инструкция

▪ статья Устройство защиты электроочистителя фар от перегорания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Звуковой индикатор пропадания сетевого напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025