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:

▪ Общая теория статистики. Конспект лекции

▪ Банковское дело. Шпаргалка

▪ Факультетская терапия. 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:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Случайная новость из Архива Топливо из виски 03.11.2021 Профессор из Эдинбургского университета Напир Мартин Тангни смог создать топливо из виски. Для этого он прибегнул к процессу ферментации. По словам профессора, такое биологическое топливо может заменить бензин. Был основан стартап Celtic Renewables, который занимается созданием биологического топлива. Примечательно, что производство Виски в Шотландии очень развито. Напиток изготавливается из ячменя, дрожжей и воды. Часто отходы от производства используются как корм для животных, иногда их просто выбрасывают в море. Что же касается нового топлива, то оно производится по тому же принципу, что и ацетон, бутанол и этанол. Технологии изготовления этих веществ были разработан еще сто лет назад. Профессор Мартин Тангни улучшили технологию и приспособили для создания биотоплива. Завод стартапа находится в Грейнджмуте.

Другие интересные новости:

▪ Пластиковая дорога из переработанных бутылок

▪ Раскрыт секрет спутывания наушников

▪ Электричество из одежды

▪ Кофе в пробирках

▪ Метаболизм быстрый и медленный

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Параметры радиодеталей. Подборка статей

▪ статья Перл Бак. Знаменитые афоризмы

▪ Каковы были государства Ближнего и Среднего Востока (Древний Египет, государства Двуречья, Ассирия, Финикия)? Подробный ответ

▪ статья Выбленочный узел. Советы туристу

▪ статья Акустическое реле, коммутирующее нагрузку от хлопка, 10-12 вольт 120 ватт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Свечение твердых тел. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026