Понятие об энтропии и принципы ее возрастания

Энтропия — мера беспорядка системы, состоящей из многих элементов. В частности, в статистической физике — мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния; в теории информации — мера неопределённости какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы, а значит и количество информации; в исторической науке, для экспликации феномена альтернативности истории (инвариантности и вариативности исторического процесса).

Энтропия впервые введена Клаузиусом в термодинамике в 1865 году для определения меры необратимого рассеивания энергии, меры отклонения реального процесса от идеального. Определённая как сумма приведённых теплот, она является функцией состояния и остаётся постоянной при обратимых процессах, тогда как в необратимых — её изменение всегда положительно. Принцип возрастания энтропии Термин "необратимый" впервые появился в трудах основоположников термодинамики в противовес понятию "обратимый". Сначала С. Карно в своих "Размышлениях о движущей силе огня и о машинах способных развивать эту силу" [14], а затем Р. Клаузиус в "Динамической теории теплоты" [15] разными путями показали, что если какая-либо тепловая машина устроена так, что при работе ее в обратном направлении все механические и тепловые эффекты превращаются в противоположные, то она производит максимальное количество работы. Это означало, что в обратимых процессах "затраченная при этом механическая энергия может быть возвращена к первоначальному состоянию". Так возникло и сразу приобрело характер исходного постулата понятие обратимости. Судя по применению этого термина, классики понимали под ним возможность восстановления "движущей силы тепла". В частности, В. Томсон в статье "О динамичесrой теории теплоты" [14] прямо пишнт: "Когда теплота или работа получаются с помощью необратимого процесса, происходит расточение механической энергии, и полное возвращение ее в первоначальное состояние невозможно". Поскольку же механическая энергия измеряется величиной работы, которую может совершить тело (система), необратимость в понимании основоположников термодинамики была синонимом потери ею работоспособности (как мы говорим сейчас, "диссипации" энергии). Именно поэтому Р. Клаузиус в своем знаменитом рассуждении о работе двух сопряженных тепловых машин принимает как само собой разумеющееся, что термический КПД - любой необратимой тепловой машины меньше, чем в обратимом цикле Карно при тех же температурах теплоисточника и теплоприемника. В таком случае, заменяя в (1) знак равенства неравенством ( т.е. её энтропия возрастает даже в отсутствие теплообмена системы с окружающей средой. Так возник принцип возрастания энтропии, выражающий существо 2-го закона термодинамики и отражающий одностороннюю направленность самопроизвольных процессов в связи с их необратимостью. Поскольку же необратимы (по той или иной причине) все реальные процессы, энтропия стала мерой "любой и всякой" необратимости, а принцип возрастания энтропии был распространен на все без исключения системы. Такая "абсолютизация" принципа возрастания энтропии выразилась ярче всего в крылатой фразе Р. Клаузиуса: "Энергия Вселенной неизменна. Энтропия Вселенной возрастает".

Популярные статьи:

Учебная нагрузка и работоспособность
Охрана здоровья детей требует строгого нормирования различных видов их деятельности и правильной организации режима суток. Это не значит, однако, что школьники вообще не должны утомляться. Наоборот, до определённого предела напряжение фун ...

Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира. Научный метод познания
Методология Свойства научного знания: - объективность - достоверность - точность - системность Эмпирическое познание (происходит накопление эмпирического материала (научные факты, эмпирические обобщения), преобладает чувственное поз ...

Генетическая трансформация растений. Трансформация растений с помощью агробактерий
Одной из основных проблем при получении трансгенных растений был способ введения чужеродных генов в хромосомы растений, т.е. трансформация растительных клеток. Значительный прорыв был сделан при открытии возможности использования природно ...