Hasonlóképpen, a termodinamika első elve szerint az állam függvénye bevezetésre kerül - a belső energia, a második elvben - az állam függvényében, az Entropy (S) (görögtől) entropia. - fordulás, átalakítás). A funkció megváltoztatásának vizsgálata az összes folyamat elválasztását két csoportba osztja: reverzibilis és visszafordíthatatlan (spontán) folyamatok.

A folyamatot hívják megfordíthatóHa először közvetlen, majd az ellenkező irányba hajtható végre, és hogy sem a rendszer, sem a környezetben nem lesz változás. Teljesen reverzibilis folyamat - absztrakcióDe sok folyamatot olyan körülmények között lehet elvégezni, hogy a reverzibilitástól való eltérés nagyon kicsi volt. Ehhez Mo szüksége van, mindegyik végtelenül kis szakaszában a rendszer állapota, amelyben ez a folyamat bekövetkezik, reagál az egyensúlyi állapotra.

Egyensúlyi állapot - A termodinamikai rendszer speciális állapota, amelybe a reverzibilis vagy visszafordíthatatlan folyamatok eredményeként halad, és határozatlan ideig maradhat. A valódi folyamatok a reverzibilisekhez közelíthetők, de erre lassúnak kell lenniük.

A folyamatot hívják visszafordíthatatlan (természetes, spontán, spontán)Ha az energia szétszóródása, azaz a rendszer összes testének egyenletes eloszlása \u200b\u200ba hőátadási folyamat eredményeként.

A visszafordíthatatlan folyamatok példáiként a következőket nevezhetjük:

szuperhooled folyadék befagyasztása;

a gáz terjeszkedése vákuumtérben;

diffúzió a gázfázisban vagy folyadékban.

A rendszer, amelyben visszafordíthatatlan folyamatot fordítottak vissza az eredeti állapotába, de erre a rendszerre, amelyet meg kell dolgozni.

A leginkább valós folyamatok közé tartozik a visszafordíthatatlan folyamatok, mivel mindig a súrlódási erők elleni munkával járnak, ami haszontalan energiafogyasztást eredményez, az energia szétszórásával jár.

A fogalmak illusztrálásához vegye figyelembe a hengerben található tökéletes gázt a dugattyú alatt. Hagyja, hogy a gáz kezdeti nyomása p 1 az V 1 térfogat alatt (4.1. Ábra).

A gáznyomást a homok dugattyúsja kiegyensúlyozza. Az egyensúlyi állapotok kombinációját az EQUALPV \u003d CONST, és grafikusan ábrázolja sima görbe (1).

Ha egy bizonyos mennyiségű homokot távolít el a dugattyúból, akkor a dugattyú feletti gáznyomás csak akkor csökken (A-tól B-ig), amely után lesz a gáz térfogata egyensúlyi értékre (B-ről C-ig ). Ennek a folyamatnak a természete megszakadt 2. vonal. Ez a vonal jellemzi a P \u003d függőséget f. (V) visszafordíthatatlan folyamat.

Ábra. 4.1. A gáznyomás függése a térfogatára reverzibilis (1) és visszafordíthatatlan folyamatok során (2, 3).

Az ábrából kitűnik, hogy amikor a gáz tágulási reverzibilis, az elvégzett munka általuk alatti terület (egy sima görbe 1) nagyobb, mint bármely visszafordíthatatlan bővítése.

Így a termodinamikai eljárást a munka maximális lehetséges mérete jellemzi, ha a reverzibilis üzemmódban elvégezhető. Hasonló kimenetre juthat, ha figyelembe vesszük a gáz tömörítési folyamatot. Csak azt kell szem előtt tartani, hogy ebben az esetben a munka mennyisége negatív érték (4.1. Ábra, törött 3).

Leírás

Régóta észrevették, hogy ugyanabban a folyón lehetetlen írni kétszer. A körülöttünk lévő világ változik, társadalmunk változik, és mi magunk, a társadalom tagjai, csak idősebbek. A változások visszafordíthatatlanok.
Visszafordíthatatlan folyamatok - fizikai folyamatok, amelyek spontán módon csak egy irányba haladhatnak - az anyag, hő, hőség egyenletes eloszlása \u200b\u200bfelé; Az entrópia pozitív termelésével jellemezhető. Zárt rendszerekben a visszafordíthatatlan folyamatok az entrópia növekedéséhez vezetnek.

A munka 1 fájlból áll

Fizika absztrakt

a témában: "A természetbeni folyamatok visszafordíthatatlansága"

Megvettem a munkát

Igor Rubtsov

Bevezetés

Régóta észrevették, hogy ugyanabban a folyón lehetetlen írni kétszer. A körülöttünk lévő világ változik, társadalmunk változik, és mi magunk, a társadalom tagjai, csak idősebbek. A változások visszafordíthatatlanok.

Visszafordíthatatlan folyamatok - fizikai folyamatok, amelyek spontán módon csak egy irányba haladhatnak - az anyag, hő, hőség egyenletes eloszlása \u200b\u200bfelé; Az entrópia pozitív termelésével jellemezhető. Zárt rendszerekben a visszafordíthatatlan folyamatok az entrópia növekedéséhez vezetnek.

Az egyensúlyi, reverzibilis folyamatokat tanulmányozó klasszikus termodinamika megállapítja az egyenlőtlenségeket, amelyek jelzik a visszafordíthatatlan folyamatok lehetséges irányát.

A visszafordíthatatlan folyamatokat a nonhibrium folyamatok termodinamikájával és a nem egyensúlyi folyamatok statisztikai elméletével vizsgálják. A termodinamika az irreverzibilis folyamatok lehetővé teszi, hogy megtalálja különféle visszafordíthatatlan folyamatokat a termelés entrópia a rendszer paramétereitől függően az egyensúlyi állapot, valamint megszerezni leíró egyenletek változások idején ezeket a paramétereket.

Visszafordíthatatlan folyamatok

Az ésszerű folyamatok közé tartozik: diffúzió, hővezető képesség, termikus diffúzió, viszkózus áramlás, gázbővítés az ürességbe stb.

Diffusion (a Lat. Diffusio - forgalmazás, terjed, diszperzió), a mozgás a közeg részecskéi vezető átadását az anyag, és igazítsa a koncentrációk vagy megállapítása egyensúlyi megoszlása \u200b\u200ba koncentrációja a részecskék e fajta a közegben. A mociumok (például konvekció) makroszkopikus mozgásának hiányában a molekulák (atomok) diffúzióját hőmozgásuk határozza meg (molekuláris diffúzió). Egy inhomogén rendszerben (gáz, folyadék) molekuláris diffúzióval külső hatások hiányában a diffúziós áramlás (tömegáram) arányos a koncentráció gradiensével. Az arányossági együtthatót diffúziós koefficiensnek nevezik. A fizikában a molekulák (Atomok) terjesztése mellett figyelembe vesszük a vezetési elektronok, lyukak, neutronok és más részecskék diffúzióját.

A hővezető képesség, az energiaátvitel a test több fűtött részéből a hőmozgás és a részecskék komponenseinek kölcsönhatása miatt kevésbé fűthető. A testhőmérséklet összehangolásához vezet. Jellemzően a hőáram sűrűségéhez definiált hordozható energia mennyisége arányos a hőmérséklet gradienssel (Fourier törvény). Az arányossági együtthatót a hővezető tényezőnek nevezik.

Termodiffúzió (termikus vagy termikus diffúzió), diffúzió a közepes hőmérséklet-gradiens jelenlétének köszönhetően (oldat, keverék). A termikus diffúzióban az alacsony és emelkedett hőmérsékletű komponensek koncentrációja eltérő. Az oldatok termikus diffúzióját a svájci tudós sh. Sore (CH. Soret, 1879) nevének nevezik.

Nem egyensúlyi folyamatok, fizikai folyamatok, amelyekben a rendszer áthalad a sérüléseken belüli állapotokon. A nem egyensúlyi folyamatok visszafordíthatatlanok.

A nem egyensúlyi folyamatok termodinamikája, a nem egyensúlyi folyamatok (diffúzió, viszkozitás, termoelektromos jelenségek stb.) A termodinamika általános törvényei alapján. A nem egyensúlyi folyamatok számszerűsítése, különös tekintettel a sebességük meghatározására, a külső körülményektől függően a tömeg, az impulzus, az energia egyensúlya, valamint a rendszer elemi volumenének egyenletei, valamint ezek az egyenletek a vizsgált folyamatok egyenleteivel együtt tanulmányozzák. Nem egyensúlyi folyamatok termodinamikája - elméleti alapítvány Nyílt rendszerek tanulmányozása, beleértve az élő lényeket is.

Nyílt rendszerek, olyan rendszerek, amelyek a környezetvédelemmel (valamint az energia és az impulzus) cserélhetnek. A nyitott rendszerek közé tartoznak például a vegyi és biológiai rendszer (beleértve az élő organizmusokat is), amelyek folyamatosan áramlik kémiai reakciók A bejövő ételek miatt, és a reakciótermékek lemerülnek. A nyílt rendszerek az egyensúlyi állapotoktól távol állhatnak.

Nonvibery Systems

Abszolút egyensúlyi rendszerekben az entrópia eléri a lehető legmagasabb összeget egy adott számú elemgel. Elemek EO max. Ők korlátlanul "szabadon" cselekednek, függetlenül attól, hogy más elemek hatásától függetlenül. A rendszerben nincs rendelés.

Nyilvánvaló, hogy a rendszerekben abszolút káosz nem létezik. Minden meglévő rendszer valójában kevésbé vagy észrevehetőbb sorrendben van a szerkezetben és a megfelelő ONG-ben. Minél több a rendszer rendezetten van a szerkezetben, annál inkább eltávolítják az egyensúlyi állapotból. Másrészt a nem egyensúlyi rendszerek hajlamosak a termodinamikai egyensúlyra, azaz. Növelje az OE-t. Ha nem kapnak további energiát vagy ONG-t, akkor sokáig nem tudják megmenteni a nemribribium állapotukat. De az egyensúly dinamikus lehet, ahol a folyamatok egyenlő térfogatban áramlanak az ellenkező oldalon. Az egyensúlyt kívülről megőrzik, azaz Rendszerstabilitás. Ha az ilyen folyamatok sebessége kicsi, akkor az ilyen üzemmódok állóak, azaz viszonylag stabil időben. A folyamatok sebessége nagyon széles határértékekben változhat. Ha a folyamatok sebessége nagyon kicsi, akkor a rendszer lehet a helyi kvázi-egyensúlyi állapotban, azaz Látszólagos egyensúly. A rendszerek nem egyensúlya jelentős szerepet játszik az infoobámban. Minél több nem egyensúly, annál inkább érzékenységük és az információ fogadásának képessége, valamint az önfejlesztő rendszer nagyobb lehetősége.

Növekvő entrópia zárt rendszerekben

Az entrópiát eredetileg bemutatták, hogy megmagyarázzák a hőgép működési mintáit. Szűk értelemben az entrópia a zárt rendszer egyensúlyi állapotát jellemzi nagy szám Részecskék.

A szokásos megértésben a rendszer egyensúlya egyszerűen káoszt jelent. Egy személy számára a maximális entrópia megsemmisítése. Bármilyen megsemmisítés növeli az entrópiát.

A zárt rendszer entrópiája visszafordíthatatlan. De a teljesen zárt rendszerek jellegében nem létezik. És az entrópia pontos azonosításának nyitott, nem egyensúlyi rendszereire, még nem ismert. Lehetetlen mérni az entrópiát. A szigorú fizikai törvényekből nem jelenik meg. Az entrópia termodinamikában kerül bevezetésre, hogy jellemezze a gázokban előforduló folyamatok visszafordíthatatlanságát.

Sok tudós nem veszik figyelembe a fenomenológiai termodinamika törvényei szerint a természet, és nem tartják őket, mint egy speciális eset, amikor dolgozik a gáz segítségével hőt gépen. Ezért a fizika expandált entrópi értelmezése nem ajánlott.

Másrészt a fizikai folyamatok és az életünk visszafordíthatatlansága tény. Ezzel a pozícióval a nem fizikai tudományágakban való entrópia fogalmának használata teljes mértékben indokolt a rendszer állapotának jellemzőire. Minden természetes rendszerek, beleértve az emberi testet és az emberi közösségeket, nem zárva vannak. A rendszer nyitottsága lehetővé teszi a helyi módot, hogy csökkentse az entrópiát az energia cseréjével.Példák a visszafordíthatatlan folyamatokra. A fűtött testeket fokozatosan lehűtjük úgy, hogy energiáját hidegebb környező testekre továbbítják. A hideg testből való hő átvitelének fordított folyamata nem ellentmond az energia megőrzésének törvényével, ha a hideg test által adott hőmennyisége megegyezik a forró hőmennyiséggel, de ez a folyamat spontán soha nem történik meg.
Egy másik példa. Az inga oszcillációja az egyensúly helyzetéből letiltva lesz ( 1. ábra; 1, 2, 3, 4- az inga szekvenciális pozíciói az egyensúlyi pozíciótól való maximális eltéréseknél). A súrlódási erők munkája miatt csökken az inga mechanikai energiája, és az inga hőmérséklete és a környezeti levegő (és így a belső energia) kissé emelkedő. Energetikusan a fordított folyamat megengedett, ha az inga oszcilláció amplitúdója emelkedik az inga hűtésével és környező. De egy ilyen folyamat soha nem figyelhető meg. A mechanikus energia spontán áthalad a belső, de nem fordítva. Ugyanakkor a megrendelt testmozgás energiája, mint az egész, a molekulák összecsapásainak rendezetlen termikus mozgásának energiává válik.

Általános következtetés a természetbeni folyamatok visszafordíthatatlanságáról. A hőt a forró testektől a hideg és a mechanikus energia közötti hő átmenete a leginkább jellemző visszafordíthatatlan folyamatokra. Az ilyen példák száma szinte korlátlanul növelhető. Mindannyian azt mondják, hogy a természetben lévő folyamatok bizonyos irányban vannak, semmilyen módon nem tükröződnek a termodinamika első törvényében. A természetben minden makroszkópos folyamat csak egy adott irányban halad.. Az ellenkező irányba nem lehet spontán átadni. Minden folyamat visszafordíthatatlan, és a legtöbb tragikusak az öregedés és a szervezetek halála.
A visszafordíthatatlan folyamat fogalmának pontos megfogalmazása. Ahhoz, hogy megfelelően megértse a folyamatok visszafordíthatatlanságának lényét, a következő finomításra van szükség: visszafordíthatatlanezek az eljárások, amelyek spontán módon csak egy bizonyos irányba haladhatnak; Az ellenkező irányban csak külső expozícióval folytathatják. Tehát ismét növelheti az inga oszcilláció lendületét, és a kezével nyomja. De ez a növekedés önmagában nem következik be, de egy összetettebb folyamat következtében lehetséges, beleértve a kéz mozgását is.
A mechanikai folyamatok matematikailag visszafordíthatatlansága azt a tényt fejezi ki, hogy a makroszkópos testek mozgásának egyenletei változnak az időmegjelölés változásával. Ilyen esetekben beszélnek, nem pedig az átalakításkor t → -t.. A gyorsulás nem változtatja meg a jelet cserélésekor t → -t.. A távolságok függvényében nem változtatja meg a jelet. Jelentkezzen be, amikor kicseréli t.a -t.változások sebességgel. Ezért, amikor súrlódással dolgozik, a sebességtől függően a test kinetikus energiája visszafordíthatatlanul mozog a belsőbe.
Mozi "ellenkezőleg".A természetben való visszafordíthatatlanság fényes ábrázolása az ellenkező irányú film megtekintése. Például ugrás a vízbe, így néz ki. A medencében nyugodt víz elkezdődik, a lábak megjelennek, gyorsan felfelé, majd az egész búvár. A víz felszíne gyorsan megnyugszik. Fokozatosan csökken a búvár sebessége, és most már nyugodtan a toronyon. Amit a képernyőn látunk, valójában megtörténhet, ha a folyamatok megfordíthatók.
A képernyőn bekövetkező események abszurditása abból fakad, hogy hozzászoktunk egy bizonyos irányú folyamatok irányába, és nem kétséges a fordított áramlás lehetetlensége. De egy ilyen folyamat, mint a víz tornyára való merülés felemelkedése, nem ellentétes az energia megőrzésének törvényét, sem a mechanikai törvényeket, sem általában törvényeket, kivéve a termodinamika második törvénye.
A termodinamika második törvénye.A termodinamika második törvénye jelzi az esetleges energiaátalakítások irányát, azaz a folyamatok irányát, és ezáltal a természetben végzett folyamatok visszafordíthatatlanságát fejezi ki. Ezt a törvényt közvetlenül a tapasztalt tények általi általános generálásával hozták létre.
A második törvény számos megfogalmazása van, amely a külső különbség ellenére, lényegében lényegében ugyanolyan dolog, és így egyenlő.
A Német Tudós R. Clausius (1822-1888) megfogalmazta ezt a törvényt: lehetetlen lefordítani a hőt a hidegebb rendszerről, hogy távolabb legyen más egyidejű változások hiányában mindkét rendszerben vagy a környező testekben.
Itt van egy tapasztalt tény a hőátadás bizonyos irányának: a hő maga mindig a forró testekből hideg. Igaz, hűtőberendezésekben a hőátadás a hideg testből egy melegebbé válik, de ez az átvitel a környező testek más változásaihoz kapcsolódik: a hűtés a munka során valósul meg.
Ennek a törvénynek az az, hogy nem csak a hőátadási folyamat, hanem a természetben lévő egyéb folyamatok visszafordíthatatlanságából származhat. Ha minden esetben melegen melegíthetnénk a hideg testektől forró, akkor reverzibilis és egyéb folyamatokat eredményezne.
Minden folyamat spontán egy bizonyos irányba halad. Visszafordíthatatlanok. A hő mindig forró testről hidegre mozog, és a makroszkópos testek mechanikai energiája a belső.
A természetben lévő folyamatok irányát a termodinamika második törvénye jelzi.

Következtetés

Összefoglalva mindent, amit fent említettünk, megjegyezzük, hogy racionális tudományként a mélyebb és mélyebben növekszik, a meglévő rendszerek szervezésének összetettsége egyre inkább tudatában van annak, hogy hiányzik a korábban elismert redukcionista koncepciók hiánya. A keresés információforrás meghatározó szerkezete és funkciója összetett rendszerek, ólom tudomány létrehozásának szükségességét teleologikus fogalmak, azaz végső soron a felismerés egy bizonyos szervező elv, amely nem más, mint egy megnyilvánulása a A Teremtő akarata.

A biológiai rendszerek szabad energiájának fő tartálya elektronikusan izgatott állapota komplex molekuláris komplexek. Ezeket az állapotokat folyamatosan támogatják a bioszféra elektronkörének köszönhetően, amelynek forrása napenergia, és a fő "munkatárs" a víz. Az államok egy részét a test jelenlegi energiájának biztosítására fordítják, a rész a folytatásban állítható, ugyanúgy, ahogy a szivattyú impulzus felszívása után következik be a lézerekben.

Bibliográfia

1. A.n. Matveyev, molekuláris fizika

2. Nagy fizikai enciklopédia

3. Kanke v.a. "A fő filozófiai irányok és a tudomány fogalmai. A huszadik század eredményei. "- M.: Logos, 2000.

4. Leshevich T.G. "A tudomány filozófiája: hagyományok és innovációk" M.: Előtt, 2001 "filozófia" alatt. Ed. Kohanovsky v.p. Rostov-N / D.: Phoenix, 2000

5. O. Naumov, az újság "Monologue" 2000, N4

6. Hacken, "Információ és önszerveződés".

1. 1. A természetbeni folyamatok visszafordíthatatlansága befejeződött: Diák 10 "B" Andronova Anna
2. 2. Ireverátor a folyamathoz, amely az ugyanazon hírvivő államok ellenkező irányában van.
3. (3) Az energiatakarékosság törvénye nem tiltja meg, az olyan folyamatok, amelyek nem fordulnak elő a tapasztalat során:  - a fűtött test melegítése hidegebb;  - spontán lengőszer a pihenés állapotából;  - a homok gyűjteménye egy kőbe stb. A Pro-folyamatok a természetben vannak egy bizonyos orientáció. Az ellenkező irányban nem tudnak spontán módon áramlanak. Minden folyamat visszafordíthatatlan.
4. 4. Példák a diffúziós illesztési koncentrációk spontán diffúziós folyamatokra. A fordított jarcess maga soha nem megy: soha nem spontán gázok keveréke, például, nem osztja be a komponens komponens.  A hővezető visszafordíthatatlan, az átalakulási folyamat energiát a belső elkerülhetetlenül már károsodott a súrlódás.
5. 5. Adjon nekünk egy újabb előkészítést az inga, az egyensúlyi vázlat kimenet. A súrlódási erő munkájához az inga mechanikai energiája csökken, az ingagellenes levegő inga (és így a belső energia) enyhén növekszik. Energia és fordított folyamat Amikor az oszcilláció amplitúdója növeli az inga hűtésének csökkenését és a környezetet. De egy ilyen folyamat soha nem tetszik. A mechanikus energia spontán áthalad a belső, de nem fordítva. Ugyanakkor a megrendelt testmozgás energiája, mint az egész, a molekulák összecsapásainak rendezetlen termikus mozgásának energiává válik.
6. 6. "Az idő nyílja" és a problémás vizsgálat természetes a fő problémákból klasszikus fizika Hosszú ideig a természetbeni valós folyamatok visszafordíthatatlanságának problémája maradt. A természetben lévő valódi folyamatok visszafordíthatatlanok: ez az inga csillapítása és a csillag, az emberi élet fejlődése. A természetbeni folyamatok visszafordíthatatlansága, mivel a múltba a múltba irányítja a tengely irányát. Ez az angol fizikus és csillagász A. Eddingtony, az "Idő nyíl" -nak nevezte.
7. 7. A termodinamika második törvénye jelzi a lehetséges energiatranszferek irányát, és ezáltal kifejezi a természetbeni folyamatok visszafordíthatatlanságát. Ezt úgy alakítják ki, hogy közvetlenül a tapasztalt tények általánosítása.
8. 8.  R. Clausius megfogalmazása: Lehetetlen lefordítani a hevedert a hidegebb rendszerről egy melegebb változás hiányában mindkét rendszerben vagy a környező testekben. Hő, egy forrásból.
9. 9. Clausius Rudolph (1822. -1888) Clausius a molekuláris kinetikus hőelmélet alapvető munkájához tartozik. Clausius munkái hozzájárultak a statisztikai módszerek beviteléhez. Clausius jelentős mértékben hozzájárult az elmélet elektrolízis elméletileg megalapozott joga Joule - Lenza, kidolgozott elmélet polarizációs dielektrikumra alapján, amely létrehozta a kapcsolatát dielektromos állandója és polarizálhatóságot.
10. 10. U.KELVIN (1824-1907) William Kelvin a fizika sok elméleti munkáinak szerzője, tanulmányozta az elektromos áram, a dinamikus geológia jelenségét. James Jamem Kelvin-val együtt kísérleteket töltött a gázok hűtésére, és megfogalmazta az igazi gázok elméletét. A neve abszolút termodinamikai hőmérséklet-skálát kapott.
11. 11. A folyamatosan lényegében a makroszisztémák összes folyamatában való visszafordíthatatlanság problémája visszafordíthatatlan. A fő kérdés merül fel: Mi az oka a visszafordíthatatlanságnak? Különösen furcsanak tűnik, ha úgy véljük, hogy az összes mechanika törvénye időben reverzibilis. Mindazonáltal senki sem látta például a törött váz spontán visszanyerte a töredékeket. Ez a folyamat megfigyelhető, ha lehetséges, hogy az ellenkező irányba láthassa, de ez valójában nincs. A második által telepített tilalmak is vannak felett-farmerodinamika.. Ez ennek bemutatása Összetett probléma Sengorod A -entria új termodinamikai értékének felfedezése az efizikai jelentés közzététele.
12. 12. entrópia - számos elemből álló rendszer rendszerének mérése. Különösen a statisztikai fizikában - a makroszkópos állam végrehajtásának valószínűségének mérése.
13. 13. A visszafordíthatatlan folyamatok valóságát gyakran megfigyelt folyamatok visszafordíthatatlanok: Próbálj meg egy kőbe dobni a vizet - mindig elbocsátja a koncentrikus gyári hullámokat a vízbe, és soha nem tér vissza erre a helyre. A kémia során az irreverzibilis folyamatok példái olyan reakciók, amelyek mindig az entrópia növekedésével működnek. A biológiában - A biológiában mindig születéssel, folytatással, érettséggel és időskorral kezdődik, és a halálkal végződik, és soha nem csak az élénk fejlődést végződik Organizmusok, de még megállítva ezt a folyamatot. A csillagászatban a csillagok, fokozatosan elhalványulnak a gravitációs összeomlásra.
14. 14. Köszönjük figyelmét!

• A termodinamika második törvénye azt állítja, hogy a természetbeni folyamatok visszafordíthatatlansága, de nem ad neki magyarázatot. Ez a magyarázat csak a molekuláris kinetikus elmélet alapján érhető el, és ez messze nem egyszerű.

A mikroprocesszions reverzibilitása és a makroprocesszek visszafordíthatatlansága közötti ellentmondás

A makroprocesszsek visszafordíthatatlansága paradox módon néz ki, mert az összes mikroprocesszion időben reverzibilis. Az egyes mikrorészecskék mozgása, mind a klasszikus, mind a kvantum, a reverzibilis, a súrlódási függő sebességek sebessége nem tartalmaznak.

A súrlódási erő az interakció makroszkópos hatása nagy test Hatalmas számú környezeti molekulákkal, és ennek az erőnek a megjelenése Magyarországra van szüksége. Erők, amelyekkel a mikrorészecskék kölcsönhatásba lépnek (elsősorban ezek az elektromágneses erők), időben reverzibilisek. Az elektromágneses kölcsönhatások leírásának maxwell egyenletei nem változnak a T-T cseréje során.

Ha a gáz legegyszerűbb modelljét veszi - egy sor rugalmas golyó, akkor a gáz egészének felismeri a viselkedés bizonyos fókuszát. Például, ha fél edénybe tömörítették, akkor elkezd bővíteni és elvégezni az egész hajót. Nem fog újra szorítani. Az egyes molekulák mozgása egyenletei reverzibilisek, mivel csak a molekulák ütközésétől és megnyilvánulásoktól függően csak az erőket tartalmazzák.

Így a feladat nemcsak a visszafordíthatatlanság eredetének magyarázata, hanem a mikroprocesszions reverzibilitási tényének koordinálásában is a makroprocesszek visszafordíthatatlanságának tényezésére irányul.

Az érdem, hogy a probléma megoldásának alapvetően helyes megközelítését a Boltzmannhoz tartozzák. Igaz, a visszafordíthatatlansági kérdések egyes aspektusai még nem kaptak kielégítő megoldást.

Hozzon létre egy példát a visszafordíthatatlanságra

Egyszerű mindennapi példát adunk, annak ellenére, hogy a trivialitás, közvetlenül kapcsolódik a Boltzman visszafordíthatatlanságának megoldásához.

Tegyük fel, hogy hétfőn kezdődik Új élet. Ennek nélkülözhetetlen feltétele, hogy ez általában tökéletes vagy közel az ideális megrendeléshez az íróasztalon. Az összes elemet és könyvet szigorúan definiált helyeken állíthatja be, és van egy feltétele az asztalon, amely teljes joggal "megrendelhető" -nek nevezhető.

Mi történik az idő múlásával jól ismert. Elfelejtette, hogy az elemeket és könyveket szigorúan meghatározott helyekre és a káosz tartalékok állapotára helyezzük az asztalon. Nem nehéz megérteni, hogy mi kapcsolódik. A "megrendelés" állapota megfelel az elemek egy bizonyos elrendezésének, és a "káosz" állapota összehasonlíthatatlanul nagyobb szám. Amint az elemek elkezdenek elfoglalni önkényes rendelkezéseket, amelyeket az Ön akaratai nem irányítanak, a káosz nagyobb valószínűségű állapota van az asztalon, sokat valósít meg nagyszámú tárgyak elosztása az asztalon.

Elvileg az ilyen megfontolásokat a Boltzmann kifejezte, hogy megmagyarázza a makroprocesszek visszafordíthatatlanságát.

Mikroszkópos és makroszkópos állapot

Először is meg kell különböztetni a rendszer makroszkopikus állapotát és mikroszkopikus állapotát.

A makroszkópos állapotot néhány termodinamikai paraméter (nyomás, térfogat, hőmérséklet stb.) Jellemzi, valamint a mechanikai értékeket, például a tömegközéppont helyzetét, a tömeg középpontját stb. Az állam egészét jellemző makroszkopikus értékek gyakorlati jelentőségűek.

A mikroszkopikus állapotot az általános eset jellemzi az összes részecske koordinátáinak és sebességének (vagy impulzusának) referenciájával (makroszkópos test). Ez egy páratlanul részletesebb jellemzője a rendszernek, amelynek ismerete egyáltalán nem szükséges a makroszkópos testekkel való folyamatok leírásához. Ráadásul a mikrosztizáció ismerete ténylegesen elérhetetlen, mivel a Macotel hatalmas részecskék száma.

A fenti mindennapi példa az asztalon található tárgyakkal, beírhatja a mikro- és makroállványok fogalmát. Egyes objektumok egy bizonyos elrendezése felelős a mikroállványnak, és a makroszintű szabvány a helyzet egészének értékelése: "megrendelés" vagy "káosz".

Meglehetősen nyilvánvaló, hogy egy bizonyos makroszintű szabványos különböző mikrosztályok számát megvalósíthatjuk. Például egy molekula átmenete ebből a helyről egy másik pontra vagy a sebességváltozásra az ütközés következtében változik, de természetesen nem változtatja meg a termodinamikai paramétereket, és ezért a rendszer makro-standard.

Most bemutatjuk a hipotézist, amely nem annyira nyilvánvaló, hogy az előző állítások: a zárt rendszer minden mikroszkópos állapota ugyanolyan egyenlő; Egyikük közül egyik sem osztott, nem kedvezményes helyzetben van. Ez a feltételezés valójában megegyezik a molekulák termikus mozgásának kaotikus jellegével kapcsolatos hipotézist.

Az állam valószínűsége

A mikrostáció időpontjában folyamatosan cserélik egymást. A rendszer tartózkodásának ideje egy bizonyos makroszkópos állapotban arányos, nyilvánvalóan a Microstasses Z 1, amely végrehajtja ezt az állapotot. Ha Z-on keresztül jelölje ki a rendszer mikroszintok teljes számát, akkor az állam W valószínűségét úgy határozzák meg, mint ez:

A makroszkópos állapot valószínűsége megegyezik a makro-szabványt végrehajtó mikrosztívek számával, a lehetséges mikrostakok teljes számához.

A rendszer átmenet a legvalószínűbb állapotba

A nagyobb Z 1, annál nagyobb a makroállvány valószínűsége, és annál nagyobb a rendszer ebben az állapotban lesz. Így a rendszer alakulása az átmenet irányába fordul, a valószínűtlen államokból az államokból. Ez azzal az, hogy a makroszkópos folyamatok áramlásának visszafordíthatatlansága az egyes részecskék mozgását ellenőrző törvények visszafordíthatóságának ellenére kapcsolódik. A fordított folyamat nem lehetetlen, egyszerűen nem valószínű. Mivel az összes Microstasses egyformán képes, elvileg egy olyan makroszintű, amely egy kis számú mikrotéri, de ez egy rendkívül ritka esemény. Nem szabad meglepődnünk, ha soha nem látod őket. Valószínűleg a termikus egyensúly állapota. Ő felelős a legnagyobb számú microstastastért.

Könnyen érthető, miért mechanikus energia Spontán áthalad a belső. A test (vagy rendszer) mechanikai mozgása rendezett mozgás, ha a test minden része azonos vagy hasonló. A megrendelt mozgás egy kis számú mikrostaolaszt felel meg a hibás termikus mozgáshoz képest. Ezért maga a rendezett mechanikai mozgalom valószínűtlen állapota válogathatatlan hőmozgásgá válik, amelyet sokféle mikrostastot hajt végre.

Kevésbé vizuális átmeneti folyamat forró testből hideg. De itt a visszafordíthatatlanság lényege ugyanaz.

A hőcserélő kezdetén két molekulák csoportja van: a nagyobb átlagos kinetikus energiával rendelkező molekulák a forró testekben és az alacsony közepes kinetikus energia molekulák hidegben. A folyamat végén termikus egyensúly megteremtésekor minden molekula az egyik és az átlagos kinetikus energiával rendelkező molekulák egy csoportjához tartozik. A molekulák két csoportba történő felosztása megszűnik.

Tehát a folyamatok visszafordíthatatlansága annak a ténynek köszönhető, hogy a nem egyensúlyi makroszkópos állapotok nem valószínűek. Ezek az államok természetesen az univerzum fejlődésének eredményeképpen merülnek fel, vagy mesterségesen hozták létre egy személy. Például rendkívül nem egyensúlyi állapotokat kapunk, a termikus motor működési folyadékát melegítjük, több száz fokot meghaladó mértékben a környezeti hőmérsékletet.

Négy molekula "gáz" bővítése

Vegyünk egy egyszerű példát, amely lehetővé teszi a különböző állapotok valószínűségeinek kiszámítását, és egyértelműen megmutatja, hogy a rendszerben lévő részecskék számának növekedése hogyan vezet a rendszerben, hogy a folyamatok visszafordíthatatlanokká válnak, a mikrorészecskék mozgása ellenére.

Legyen "gáz" egy edényben, amely csak négy molekula. Kezdetben az összes molekula az edény bal felében helyezkedik el a partícióval elválasztva, a jobb fele (5.12. Ábra, A). El fogjuk távolítani a partíciót, és a "gáz" elkezd bővíteni, elfoglalva az egész hajót. Nézzük meg, mi a valószínűsége, hogy a "gáz" újra elcsúszik, azaz a molekulák ismét összegyűlnek a hajó egyik felében.

Ábra. 5.12

Példánkban egy makro-szabványt jellemeznénk a molekulák számának jelzésével a hajó egyik felében, anélkül, hogy hivatkoznának, mely molekulák itt vannak. A MicroStation-t a molekulák eloszlásával állítják be fél edényrel, jelezve, hogy mely molekulák elfoglalják ezt a hajót. Számmolekulák az 1., 2., 3., 4. számban. 16 Különböző mikroszféra lehetséges, mindegyik az 5.12., A - D. ábrán látható.

Annak a valószínűsége, hogy minden molekulát egy felében (például a bal oldali) edény összegyűjti

mivel egy mikroállvány megfelel ennek a makrostikációnak (lásd 5.12 ábra, A, B).

A valószínűség, hogy a molekulák egyenlően oszthatók, 6-szor több lesz:

mivel hat mikrosztáz felel meg ennek a makrocro-naknak (lásd 5.12 ábra, E).

Annak a valószínűsége, hogy az edény egyik felében (például a bal oldalon) három molekula (és egy másik, egy molekula) egyenlő (lásd 5.12., B, D ábra)

A molekula nagy részét egyenlően osztja meg a hajó felét: ez a legvalószínűbb állapot.

De a molekula megfigyelési idejének körülbelül nagyszerű intervalluma fogja elfoglalni az edény egyikét. Így a tágulási folyamat reverzibilis, és a "gáz" ismét egy viszonylag rövid idő után tömörül.

A gázkibocsátás visszafordíthatatlansága nagyszámú molekulával

De ez a visszafordíthatóság csak kis számú molekulával lehetséges. Ha a molekulák száma óriási lesz, akkor az eredmény jelentősen változik. Számos esemény valószínűségét kiszámítjuk, amikor a molekulák ismét összegyűlnek az edény felében a terjeszkedés után, ha a molekulák számát önkényesen.

A tökéletes gáz molekulái szinte egymástól függetlenül mozognak. Egy molekula esetében annak valószínűsége, hogy a hajó bal felében lesz, nyilvánvalóan egyenlő, nyilvánvalóan.

Ez valószínűsége egy másik molekula számára. Ezek az események függetlenek, és annak valószínűsége, hogy az első és a második molekulák összegyűlnek a hajó bal felében, egyenlő a valószínűségek termékével: . Három molekula esetében a molekulák megtalálásának valószínűsége egyenlő, és négy -. Pontosan olyan valószínűségi érték, amelyet a molekulák hajóval történő eloszlásával részletes megfontolással kaptunk.

De ha normál körülmények között 1 cm3-ban vesszük a valódi gázmolekulákat (n \u003d 3 10 19), akkor annak valószínűsége, hogy a molekulák összegyűlnek az edény egyik felében, 1 cm3 térfogattal, azt teljesen elhanyagolható lesz :.

Így csak a Mackers nagyszámú molekula miatt a természetben folyamatok gyakorlatilag visszafordíthatatlanok. Elvben a fordított folyamatok lehetségesek, de a valószínűsége közel van nulla. Nem mond ellent, szigorúan véve, a természet törvényei, a folyamat eredményeként, amely a véletlenszerű mozgását molekulák, akkor gyűlnek össze az egyik fele az osztály, és a diákok a másik fele az osztály megfullad. De tényleg ez az esemény soha nem történt meg a múltban, és a jövőben nem fog megtörténni. Az ilyen esemény valószínűsége túl kicsi volt ahhoz, hogy valaha is megtörténjen az univerzum teljes létezéséhez egy modern államban - néhány milliárd évben.

Becslések szerint ez a valószínűség kb ugyanabban a sorrendben, valamint annak valószínűségét, hogy 20.000 majmok, hackingly üti az írás gépek, nyomtatott anélkül, hogy egyetlen hiba „Háború és béke” L. N. Tolsztoj. Elvileg ez lehetséges, de tényleg soha nem történik meg.

Nyíl az idő

Minden folyamatban van egy dedikált irány, amelyben a folyamatok a megrendelt állapotból kevésbé megrendeltek. Minél nagyobb a rendelés a rendszerben, annál nehezebb helyreállítani a rendetlenségből. Összehasonlíthatatlanul könnyebb összetörni az üveget, mint egy új, és helyezze be a keretbe. Sokkal könnyebb megölni egy élő teremtményt, mint az életre való visszatérés, ha általában lehetséges. - Isten egy kis hibát készített. Ha összetörik, meg fogsz halni "- egy ilyen epigraph az amerikai biokémista St. Diedo-t a" Bioenergeticics "könyvébe tette.

A kiválasztott időirány ("idő nyíl"), amelyet az általunk észleltek, nyilvánvalóan a világ folyamatok irányának köszönhető.

A termodinamika második törvényének alkalmazhatóságának határai

Annak a valószínűsége, fordított folyamatok átmenet egyensúlyi államok nonequilibriums makroszkopikus rendszerek általában nagyon kicsi. De kis mennyiségű mennyiségű molekulát tartalmazó kis mennyiségben az egyensúlytól való eltérés valószínűsége észrevehetővé válik. Az egyensúlyi ilyen véletlen eltéréseket az ingadozásoknak nevezik. Éppen ingadozásait gáz sűrűségének a régiók a hossza a fény hullámhossza magyarázza a szétszórt fény a légkörben a Föld és a kék ég színe. A kis mennyiségben a nyomás ingadozása megmagyarázza a barna mozgalmat.

Az ingadozások megfigyelése a makroprocesszorok visszafordíthatatlanságának statisztikai elméletének helyességének legfontosabb bizonyítéka. A termodinamika második törvénye csak olyan rendszerek esetében történik, amelyek hatalmas részecskékkel rendelkeznek. A kis mennyiségek elengedhetetlenek lesznek e törvénytől.

"Demon Maxwell"

Kíváncsi példa a termodinamika második törvényének állítólagos megsértésére, feltalálta Maxwell-et. Az ésszerű teremtmény "démon" - egy nagyon könnyű fedelet szabályoz egy partícióban, amely elválasztja a két rekeszet - A és B - egy olyan gázzal, amely ugyanolyan hőmérsékleten és nyomáson van (5.13. Ábra). A "Demon" -t a csappantyúhoz tartozó molekulák nyomon követik, és csak a rekeszben lévő rekeszből mozgó gyors molekulákra nyílik meg. Ennek eredményeként a gáz áramlása a rekeszben és felmelegszik, és a rekeszben hűvös. Egyidejűleg nem történik meg, mivel szinte az émelygés csillapítója, és a termodinamika második törvénye megsértik.

Ábra. 5.13

A valóságban azonban a második törvény megsértése nem fordul elő. Munkájára a "Demon" tájékoztatást kell kapnia az elválasztható molekulák sebességéről. Lehetetlen, hogy energiaköltségek nélkül ilyen információkat kapjanak.

Az ilyen információk beszerzéséhez például a molekulák elektromágneses sugárzására van szükség, és visszavert jeleket kap.

A természetben lévő folyamatok visszafordíthatatlansága a rendszerek vágyához kapcsolódik a legvalószínűbb állapotba való átmenethez, amelyhez a maximális rendellenesség felelős.

A termodinamika második törvénye azt állítja, hogy a természetbeni folyamatok visszafordíthatatlansága, de nem ad neki magyarázatot. Ez a magyarázat csak molekuláris kinetikus elmélet alapján érhető el, és ez messze van az egyszerűtől.

A mikroprocesszions reverzibilitása és a makroprocesszek visszafordíthatatlansága közötti ellentmondás

A makroprocesszsek visszafordíthatatlansága paradox módon néz ki, mert az összes mikroprocesszion időben reverzibilis. Az egyenletek a mozgás az egyes mikrorészecskék, mind a klasszikus és kvantum, megfordítható, mert nincs sebesség súrlódás függő sebességgel nem tartalmaznak. A súrlódási erő a nagy test közötti kölcsönhatás makroszkópos hatása, amely hatalmas számú környezeti molekulákkal rendelkezik, és ennek az erőnek a megjelenése magyarázatot ad. Erők, amelyekkel a mikrorészecskék kölcsönhatásba lépnek (elsősorban ezek az elektromágneses erők), időben reverzibilisek. Az elektromágneses kölcsönhatások leírásának maxwell egyenletei nem változnak, ha cseréljük t. a - t..

Ha a gáz legegyszerűbb modelljét veszi - egy sor rugalmas golyó, akkor a gáz egészének felismeri a viselkedés bizonyos fókuszát. Például, ha fél edénybe tömörítették, akkor elkezd bővíteni és elvégezni az egész hajót. Nem fog újra szorítani. Az egyes molekulák mozgása egyenletei reverzibilisek, mivel csak a molekulák ütközésétől és megnyilvánulásoktól függően csak az erőket tartalmazzák.

Így a feladat áll, nem csak magyarázatában eredete visszafordíthatatlansága, hanem koordinálja a tény reverzibiiitásának microprocessions azzal a visszafordíthatatlanságáról macroprocesses.

Az érdem, hogy a probléma megoldásának alapvetően helyes megközelítését a Boltzmannhoz tartozzák. Igaz, a visszafordíthatatlansági kérdések egyes aspektusai még nem kaptak kielégítő megoldást.

Hozzon létre egy példát a visszafordíthatatlanságra

Egyszerű mindennapi példát adunk, annak ellenére, hogy a trivialitás, közvetlenül kapcsolódik a Boltzman visszafordíthatatlanságának megoldásához.

Tegyük fel, hogy hétfőn úgy döntött, hogy új életet indít. Ennek nélkülözhetetlen feltétele, hogy ez általában tökéletes vagy közel az ideális megrendeléshez az íróasztalon. Az összes elemet és könyvet szigorúan definiált helyeken állíthatja be, és van egy feltétele az asztalon, amely teljes joggal "megrendelhető" -nek nevezhető.

Mi történik az idő múlásával jól ismert. Elfelejtette, hogy az elemeket és könyveket szigorúan meghatározott helyekre és a káosz tartalékok állapotára helyezzük az asztalon. Nem nehéz megérteni, hogy mi kapcsolódik. A "megrendelés" állapota megfelel az elemek egy bizonyos elrendezésének, és a "káosz" állapota összehasonlíthatatlanul nagyobb szám. És amint az elemek elkezdenek elfoglalni önkényes rendelkezéseket, amelyeket az Ön akarata nem szabályoz, az asztalon, a táblázatban nagyobb valószínűséggel fordul elő az asztalon, amelyet az asztalon található objektumok sokoldalú elosztása okoz.

Elvileg az ilyen megfontolásokat a Boltzmann kifejezte, hogy megmagyarázza a makroprocesszek visszafordíthatatlanságát.

Mikroszkópos és makroszkópos állapot

Először is meg kell különböztetni a rendszer makroszkopikus állapotát és mikroszkopikus állapotát.

A makroszkópos állapotot néhány termodinamikai paraméter (nyomás, térfogat, hőmérséklet stb.) Jellemzi, valamint a mechanikai értékeket, például a tömegközéppont helyzetét, a tömeg középpontját stb. Az állam egészét jellemző makroszkopikus értékek gyakorlati jelentőségűek.

A mikroszkopikus állapotot az általános eset jellemzi az összes részecske koordinátáinak és sebességének (vagy impulzusának) referenciájával (makroszkópos test). Ez egy páratlanul részletesebb jellemzője a rendszernek, amelynek ismerete egyáltalán nem szükséges a makroszkópos testekkel való folyamatok leírásához. Ráadásul a mikrosztizáció ismerete ténylegesen elérhetetlen, mivel a Macotel hatalmas részecskék száma.

A fenti mindennapi példa az asztalon található tárgyakkal, beírhatja a mikro- és makroállványok fogalmát. Egyes objektumok egy bizonyos elrendezése felelős a mikroállványnak, és a makroszintű szabvány a helyzet egészének értékelése: "megrendelés" vagy "káosz".

Ez nyilvánvaló, hogy egy bizonyos makróablakot egy hatalmas különböző mikroszámlással lehet megvalósítani.Például, az átmenet az egyik molekula ebből a tér egy másik pontján, illetve a változás a sebessége következtében az ütközés megváltoztatja a rendszer mikro-alom, de természetesen nem változik termodinamikai paraméterek, és ezért a rendszer makro-standard.

Most bemutatjuk a hipotézist, amely nem olyan nyilvánvaló, mint az előző állítások: a zárt rendszer minden mikroszkópos állapota ugyanolyan egyenlő; Egyikük közül egyik sem osztott, nem kedvezményes helyzetben van.Ez a feltételezés valójában megegyezik a molekulák termikus mozgásának kaotikus jellegével kapcsolatos hipotézist.