Концепция необратимости и термодинамика.

 

 

Термодинамика как наука возникла из обобщения фактов,

описы-

вающих явление передачи, распространения и превращения тепла, т.е. тепло, возникшее в результате механической работы, нельзя снова пре- вратить в энергию для выполнения новой работы. С другой стороны, из- вестно, что часть тепловой энергии превращается в механическую рабо-

ту. Все эти факты нашли объяснение в законах термодинамики.

1 закон термодинамики. Тепло Q, полученное замкнутой систе- мой, идет на увеличение внутренней энергии D U системы и выполнение работы W, производимую системой против внешних сил:

 

 

Q= D U+W,

 

 

где Q> 0 - если тепло подводится к системе;

Q< 0 - если тепло отводится от системы;

W> 0 - если система производит работу;

W< 0 - если над системой внешними силами совершается работа.

Классификация систем ( термодинамических ).

 

 

Закрытая термодинамическая система - это система, которая не

может обмениваться веществом с внешней средой. ( например, космиче-

ский корабль).

Открытая термодинамическая система - это система, которая может обмениваться веществом с внешней средой ( например, живые

организмы).

Замкнутая (изолированная) термодинамическая система - это система, которая не может обмениваться ни веществом, ни энергией с

внешней средой. (идеализированные системы).

 

 

Согласно 1 закону термодинамики в определенных термодинами- ческих системах могут протекать такие процессы, при которых полная энергия системы остается неизменной. Превращение тепловой энергии целиком в механическую работу не нарушает этот закон, однако, такой прцесс невозможен. Второй закон термодинамики еще больше ограни- чивает возможные процессы превращения.

2 закон термодинамики. Теплоту можно превратить в работу только при условии, что часть этой теплоты одновременно перейдет от горячего тепла к холодному( принцип действия тепловых двигателей). Чтобы теплота могла перейти от холодного тепла к горячему, необходи-

мо затратить механическую работу ( принцип действия холодильных машин ).

Согласно 2 закону термодинамики в замкнутой системе в отсутст-

вии каких-либо процессов теплота не может самопроизвольно перейти

от более холодных частей системы к более горячим.

Концепция “ тепловой смерти “. Выдвинута немецким физиком

Р.Клаузиусом (1822-1888), исходя из следующих постулатов:

1) Энергия Вселенной всегда постоянна.

2) Энтропия Вселенной всегда возрастает.

Энтропией называют параметр состояния системы, дифференциал которой равен

 

 

dS =

dQобр

 

T

,

 

 

где

dQобр- количество теплоты, полученное (или отданное) системой;

Т- температура теплоотдающего тела.

 

 

тает

При получении тепла системой ( dQ> 0 ) энтропия системы возрас-

( dS> 0 ), а если система отдает тепло ( dQ< 0 ), то ее энтропия убывает

( dS< 0 ).

Поскольку понятие энтропии вводится в дифференциальном виде,

то ее значение может быть определено только с точностью до константы

(абсолютное значение определить невозможно).

В статистической физике энтропия связывается с вероятностью термодинамического состояния системы и является мерой упорядочен-

ности системы:

S ~ 1

P ,

где P- термодинамическая вероятность состояния системы.

Если Т=0, то P=1, а если Т> 0, то Р< 1.

Таким образом, при повышении температуры термодинамическая вероятность состояния уменьшается, увеличивается хаотичность систе-

мы, энтропия возрастает.

Используя понятие энтропии, формулировка II закона термоди-

намики упрощается:

Энтропия замкнутой системы постоянно возрастает ( “ стре-

ла времени” в замкнутых термодинамических системах ).Это означает,

что такие системы эволюционизируют в сторону увеличения в них хао-

са, беспорядка, пока не достигнут точки термодинамического равнове-

сия, в которой всякое производство работы оказывается невозможным.

Гипотеза Клаузиуса, основанная на представлении Вселенной за-

крытой системой, является абстракцией, не отражающей реальный ха- рактер природных систем, которые способны обмениваться энергией, веществом и информацией с окружающей средой, т.е. являются откры- тыми системами. В открытых системах также производится энтропия, т.к. имеют место необратимые процессы, но в отличие от закрытых сис- тем она не накапливается, а выводится в окружающую среду. Открытые системы живут за счет заимствования порядка из внешней cреды.

 

Ключевые термины

 

 

Š Энтропия Š Абсолютная температура

Š Вероятность Š Внутренняя энергия

Š Порядок Š Замкнутая система

Š	Хаос	Š	Закрытая система
Š	Работа	Š	Открытая система

Š “тепловая смерть” Š Термодинамика

Š Тепло Š Стрела времени

Концепция синергетики

 

 

Немецкий физик Г. Хакен ( род. 1927г. ) назвал синергетикой процессы самоорганизации, происходящие в лазере (в переводе с древ- негреческого cинергетика означает совместное действие или взаимодей- ствие ).

 

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Вл. Соловьев. Судьба, философия, концепция предназначения России.
2. Вопрос 48. Понятие о жанре. Речевые жанры. Проблема речевых жанров в учении М. М. Бахтина. Концепция Т. В. Шмелёвой.
3. Всеобщие законы и концепция системы в естествознании
4. Геополитическая концепция К. Хаусхофера
5. Геополитическая концепция российской. истории (В.Ключевский, Н. Данилевский).Ключевский чуть ниже.
6. Геополитическая концепция русской истории
7. Гипотеза, теория, концепция.
8. Деятельностная концепция языка
9. Женская концепция нравственности (по Гиллиган)
10. Информационная концепция развития систем
11. Информационно-знаковая (семиотическая) концепция культуры.
12. Историческая концепция С.М.Соловьёва. (1820 - 1879)