Головна |
Межі застосування другого закону термодинамікиІмовірність зворотних процесів переходу від рівноважних станів до нерівноважних для макроскопічних систем в цілому дуже мала. Але для малих обсягів, що містять невелику кількість молекул, ймовірність відхилення від рівноваги стає помітною. Такі випадкові відхилення від рівноваги називаються флуктуаціями. Саме флуктуаціями щільності газу в областях порядку довжини світлової хвилі пояснюється розсіювання світла в атмосфері Землі і блакитний колір неба. Флуктуації тиску в малих обсягах пояснюють броунівський рух. Спостереження флуктуації служить найважливішим доказом правильності створеної Больцманом статистичної теорії незворотності макропроцесів. Другий закон термодинаміки виконується тільки для систем з величезним числом частинок. У малих обсягах стають істотними відхилення від цього закону. «Демон Максвелла» Цікавий приклад нібито можливого порушення другого закону термодинаміки придумав Максвелл. Розумна істота - «демон» - керує дуже легкої заслінкою в перегородці, що розділяє два відсіки - А и В - З газом, що знаходиться при однаковій температурі і тиску (рис. 5.13). «Демон» стежить за молекулами, підлітає до заслінки, і відкриває її тільки для швидких молекул, що рухаються з відсіку В в відсік А. В результаті з плином часу газ у відсіку А нагрівається, а у відсіку В остигає. Робота при цьому не відбувається, так як заслінка практично невагома, і другий закон термодинаміки як ніби порушується. Мал. 5.13 Однак в дійсності порушення другого закону не відбувається. Для своєї роботи «демон» повинен отримувати інформацію про швидкостях підлітають до заслінки молекул. Отримати ж таку інформацію без витрат енергії неможливо. Для отримання такої інформації треба, наприклад, направляти на молекули електромагнітне випромінювання і приймати відбиті сигнали. Незворотність процесів в природі пов'язана з прагненням систем до переходу в найбільш ймовірне стан, якому відповідає максимальний безлад. Адіабатний процес | Теплообмін в замкнутій системі | Незворотність процесів в природі | Другий закон термодинаміки | Неможливо здійснити такий періодичний процес, єдиним результатом якого було б отримання работиза рахунок теплоти, взятої від одного джерела. | Протиріччя між оборотністю микропроцессов і необоротністю макропроцесів | Мікроскопічна та макроскопічне стану | імовірність стану | Перехід системи до найбільш вірогідного стану | Розширення «газу» з чотирьох молекул | |