Статический характер второго закона термодинамики

Рассматривая вселенную как изолированную систему и распространяя на нее второй закон термодинамики, Р. Клаузиус пришел к ложному выводу о неизбежности так называемой «тепловой смерти» Вселенной, при которой будет достигнуто состояние равновесия, и какие бы то ни было процессы в ней прекратятся. Этот вывод Клаузиуса находится в прямом противоречии с основным положением диалектического материализма о вечности материи и движения, исчерпывающее сформулированным Ф. Энгельсом в его «Диалектике природы».

В действительности второй закон термодинамики не имеет такого универсального характера, как первый закон термодинамики, поскольку само понятие необратимости является относительным. Впервые это положение установил в своих классических работах Больцман, впоследствии его идеи были развиты и подтверждены Смолуховским.

Сущность учения Больцмана, основанного на законах статической физики и теории вероятностей, состоит в том, что равновесие системы не является каким-то неизменным состоянием ее, поскольку и а равновесной системе непрерывно происходят так называемые «флюктуации», отклоняющие ее от состояния равновесия.

По Больцману самопроизвольные необратимые процессы являются проявлением того, что система стремится к переходу от менее вероятного неравновесного состояния к наиболее вероятному равновесному состоянию. Связывая такую трактовку вопроса с понятием энтропии, Больцман получил следующую формулу

, (5.36)

где Р –термодинамическая вероятность состояния системы,

k – постоянная Больцмана, т.е. универсальная газовая постоянная, отнесенная к одной молекуле

Дж/град,

где N – число Авогадро.

Установление связи между энтропией системы и вероятностью ее состояния позволило Больцману сформулировать второй закон термодинамики следующим образом: природа стремится от состояний менее вероятных к состояниям более вероятным.

Такая трактовка понятия энтропии указывает на принципиальную возможность процессов, сопровождающихся отклонениями от максимального значения уже после того, как оно было достигнуто. Все дело в том, что в пределах, охватываемых человеческим опытом, вероятность таких отклонений, даже самых незначительных по величине, настолько мала, что наблюдать их и тем более использовать в технических целях практически невозможно.

Вместе с тем в масштабах безграничной Вселенной на отдельных ее участках вполне вероятны весьма мощные флюктуации энтропии. На этих участках естественными и самопроизвольными будут те процессы, которые сопровождаются не ростом, а уменьшением энтропии.

Таким образом, формулировка второго закона термодинамики, данная Больцманом, содержит в себе указания на относительность этого закона и на недопустимость распространения его на всю вселенную в целом.

Дата добавления: 2014-01-03