Conceptul de entropie are o interpretare dublă: macroscopică și microscopică. Relația este o definiție macroscopică a entropiei. Sensul microscopic al entropiei a fost stabilit de L. Boltzman, care a arătat că entropia este o funcție a probabilității termodinamice
Sistemul termodinamic este o asociere a unui număr imens de particule, a căror microstructură determină starea macrocomenzii ca întreg.
Probabilitatea termodinamică a unui sistem W este numărul tuturor distribuțiilor posibile ale particulelor în ceea ce privește coordonatele și vitezele corespunzătoare unei anumite stări termodinamice.
Adică, acesta este numărul de stări microscopice care realizează macrostatul dat al sistemului. Spre deosebire de probabilitatea matematică, normalizat, astfel încât nu poate fi mai mare decât una, probabilitatea termodinamică este normalizat, astfel încât probabilitatea de toate (dacă este posibil) sunt exprimate prin numere întregi, adică Wі1.
Pentru un sistem alcătuit dintr-un compartiment:
Lăsați sistemul să fie împărțit mental în 2 compartimente. Apoi probabilitatea termodinamică:
W are o valoare minimă la n = 0 și n = N, adică atunci când toate particulele într-un compartiment W este maxim atunci când n = N / 2, adică atunci când particulele sunt distribuite uniform în compartimente.
Astfel, starea cea mai probabilă a macrocomenzii corespunde mișcării termice ale particulelor sale constitutive, deoarece în acest caz numărul de microstații posibile ale particulelor individuale este maxim în comparație cu orice alte forme de mișcare ale acestor particule mai ordonate. Astfel, cel mai probabil este starea macrosistemei, în care toată energia trece în căldură, distribuită uniform între corpuri.
Probabilitatea termodinamică și entropia sunt legate de formula (formula Boltzmann):
Astfel, entropia poate fi privită ca o măsură a probabilității unei stări a unui sistem termodinamic.
În consecință, cea de-a doua lege a termodinamicii poate fi formulată după cum urmează: toate procesele naturale dintr-un sistem termodinamic izolat se desfășoară în așa fel încât sistemul să treacă de la state care sunt mai puțin probabil să afirme mai probabile.
Modificarea probabilității termodinamice. Schimbarea entropiei sistemului :,
unde W1 și W2 sunt valorile probabilității termodinamice în starea 1 și 2.
Dacă procesul este reversibil, DW = 0 (W = const,) și DS = 0, S = const
Dacă procesul este ireversibil, DW> 0 (W - crește) și DS> 0 (S - crește). Un proces ireversibil transferă sistemul dintr-o stare mai puțin probabilă într-o stare mai probabilă, în limita căreia este o stare de echilibru la care corespunde cea mai mare probabilitate termodinamică. Entropia stării de echilibru este maximă. Entropia este o măsură a tulburării sistemului.
Deoarece energia mișcării aleatoare a particulelor de gaz este proporțională cu temperatura, temperatura la mișcare aleatoare zero, trebuie să se oprească - particulă se va stabili manieră mai ordonată. Cea mai mică entropie trebuie să corespundă celei mai mari ordonări a aranjamentului particulelor. V.Nernst (1864-1941), pe baza unui număr de observații fizico-chimice sugerate de poziție, adesea numită a treia lege a termodinamicii: entropia tuturor corpurilor în echilibru tinde spre zero, deoarece temperatura de zero grade Kelvin :. apropie
Deoarece entropia este determinată până la o constantă aditivă, este convenabil ca această constantă să fie zero. Rețineți totuși că aceasta este o ipoteză arbitrară, deoarece entropia în esența ei este întotdeauna determinată până la o constantă aditivă. Din teorema lui Nernst rezultă că capacitățile de căldură Cp și Cv pentru 0 K sunt egale cu zero.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: