Постулат Больцмана.Статистичне тлумачення 2 закону термодинаміки

Розглянемо поняття ентропії з точки зору статистичної фізики, тобто зв’язок другого закону термодинаміки з молекулярно-кінетичною теорією будови речовини. З молекулярно-кінетичної точки зору випливає, що кожному стану газу (або іншого тіла) відповідає певний розподіл його молекул по об’єму і певний розподіл молекул за швидкостями. Термодинамічною ймовірністю W стану тіла називається число найрізноманітніших мікророзподілів частинок (молекул) за координатами і швидкостями, які відповідають даному стану тіла (W ³1). Чим більше частинок, тим більша термодинамічна ймовірність. Найбільшу термодинамічну ймовірність має рівномірний розподіл, він може здійснюватися найбільшою кількістю способів.

Больцман довів, що між ентропією S і термодинамічною ймовірністю W системи існує таке співвідношення: S =k lnW (де k – стала Больцмана). Це співвідношення називається формулою Больцмана.

Тобто ентропія може розглядатися як міра ймовірності стану даної термодинамічної системи. Звідси випливає статистичне тлумачення ентропії: ентропія є мірою невпорядкованості термодинамічної системи.

Формула Больцмана дозволяє дати також статистичне тлумачення другого закону термодинаміки: термодинамічна ймовірність ізольованої системи при всіх процесах, що в ній відбуваються, не може зменшуватися: .

У випадку оборотного процесу DW = 0, тобто термодинамічна ймовірність не змінюється. У випадку необоротногo процесу DW >0, W зростає. Необоротний процес – це процес, коли система з менш імовірного стану переходить у більш ймовірний стан, тобто у рівноважний стан.

Отже, другий закон термодинаміки є законом статистичним. Він відображує необхідні закономірності хаотичного руху великого числа частинок, з яких складається ізольована термодинамічна система.

Дата добавления: 2015-05-23