2015-02-15
1540
Чем больше энтропия (чем более разупорядочена система), тем меньше в ней свободной энергии, т.е. тем меньше механической работы она может совершить. Всякий необратимый процесс ведет к увеличению энтропии и увеличению «потерянной» энергии. При термодинамическом равновесии, когда в системе нет никаких неоднородностей, система вообще не способна совершать механическую работу.
Флуктуации
Система из шести частиц, распределенных по трем ячейкам, при термодинамическом равновесии, скорее всего, примет конфигурацию 1 (рис. 43а). Но в результате теплового движения система кратковременно может принимать другие конфигурации. Такие отклонения от равновесного значения называются флуктуациями.
Самопроизвольные отклонения значений любых физических величин от их средних значений, обусловленные тепловым движением, называются флуктуациями.
Если мы рассматриваем очень большое число частиц (макроскопический объем газа), то в среднем все параметры – давление, температура – остаются постоянными по всему объему газа. Но в небольших объемах кратковременно возникают отклонения от среднего – флуктуации. Флуктуациями, например, объясняется броуновское движение.
Если система находится в состоянии термодинамического равновесия, то при флуктуациях происходит понижение энтропии.
Таким образом, закон возрастания энтропии является статистическим законом. Энтропия замкнутой системы может не только возрастать, но и убывать. И она действительно будет убывать, если только подождать достаточно долго. Однако процесс убывания снова сменится в дальнейшем процессом возрастания. Физический смысл второго начала термодинамики состоит в том, что в изолированной системе чаще будут идти процессы более вероятные, чем менее вероятные. Но при этом менее вероятные процессы не исчезают. При очень большом числе частиц (порядка числа Авогадро) влияние менее вероятных процессов на состояние системы исчезающее мало, и в среднем энтропия стремится к минимуму. Но чем меньше частиц в системе, тем больше проявляется влияние менее вероятных процессов.
Тема 11. Фазовые равновесия и фазовые переходы
