Информация и энергия

Для выявления взаимосвязи структурной информации с внутренней энергией систем воспользуемся уравнением Гельмгольца: U = F + ST, (14.37.)

где: U - внутренняя энергия; F - свободная часть внутренней энергии; ST - связанная (энтропийная) часть внутренней энергии; S - физическая энтропия; Т - абсолютная температура. Таким образом, при достижении равновесия достигается условие: F = 0, из которого следует: U = S_max. T, или S_max. = U/T. Преобразуем выражение поделив левую и правую части уравнения на Т:.

U/T = F/T + S. (14.38.)

Полученное соотношение свидетельствует о том, что при неизменном значении температуры Т свободная часть внутренней энергии F зависит только от количества сохраняемой системой структурной информации D I_S. Другими словами, свободная энтропия F – это часть энергии, которая расходуется на определяющие структурную организацию системы межэлементной связи. Это условие означает, что вся внутренняя энергия расходуется только на сохранение межэлементных структурных связей, поэтому структура такой системы останется неизменной (жестко детерминированной) до тех пор, пока система не разрушится под влиянием изменившихся условий внешней среды. При неизменных внешних условиях и при η = 1 осуществляется «вечное движение», примером которого может служить жестко детерминированное движение небесных светил и планет.

Лекция № 15.