Encyklopedia w MarkpolReklama:Druga zasada termodynamiki mówi, że w układzie zamkniętym w procesach odwracalnych ciepło (niebędące funkcją stanu) ma czynik całkujący w postaci odwrotności temperatury co prowadzi do pojęcia entropii jako funkcji stanu. Zatem poprawne sformuowanie II zasady termodynamiki jest nastepujące: "W dowolnym procesie (odwracalnym lub nieodwracalnym) w układzie zamkniętym zmiana entropii dS jest większa lub równa od dQ/T" lub jeszcze prościej: "W układzie zamkniętym w dowolnym procesie entropia rośnie". Matematyczny zapis tego faktu to nastepujące sformuowanie zmiana entropii w dowolnym procesie odwracalnym jest równa całce z przekazu ciepła podzielonego przez temperaturę . W procesie nieodwracalnym natomiast zmiana entropii jest większa od tej całki. Forma całkowa II zasady termodynamiki wygląda następująco: Różnica ta jest miarą nieodwracalności procesu i jest związana z rozpraszaniem energii. Oznaczenie użyte do zapisu przyrostu ciepła ma na celu odróżnienie tego przyrostu od różniczki, ponieważ przyrost ciepła nie jest różniczką żadnej funkcji. Gdyby był różniczką, ciepło byłoby funkcją stanu. Inne, równoważne sformułowanie drugiej zasady termodynamiki wiąże się z silnikiem cieplnym, czyli urządzeniem zamieniającym ciepło na pracę. Zgodnie z tym sformułowaniem spontaniczny przekaz ciepła może się dokonywać tylko od ciała cieplejszego do zimniejszego. Idealny silnik pracujący w cyklu przemian odwracalnych ma sprawność ograniczoną różnicą temperatur ciał, pomiędzy którymi przekazywane jest ciepło gdzie ciepło jest przekazywane od ciała o temperaturze do ciała o temperaturze . Taki silnik nazywamy silnikiem Carnota. Sformułowanie II zasady dotyczące silników cieplnych mówi o pewnych zasadniczych ograniczeniach, które nie wynikają z I zasady termodynamiki, tj. z zasady zachowania energii. Nie można ciepła zamieniać na pracę bez ograniczeń. Nie można bez wkładu pracy przesyłać ciepła między ciałami w równych temperaturach. Te przykłady kryją zasadniczą treść: otóż nie da się kontrolować procesów przypadkowych. Chcielibyśmy czerpać energię z ruchów przypadkowych cząstek. II zasada mówi, że nasze przyrządy do czerpania energii po pewnym czasie też zaczną się zachowywać przypadkowo, a więc staną się bezużyteczne. Miarą tej przypadkowości jest temperatura. Aby czerpać energię z układu, trzeba dysponować czymś zimniejszym niż ten układ. Dlatego potrzebna jest różnica temperatur, która występuje we wzorze na sprawność idealnego silnika Carnota. Wielokrotnie twierdzi się, że z II zasady termodynamiki wynika koncepcja tzw. śmierci cieplnej. Miała~by ona polegać na tym, iż po jakimś czasie Wszechświat jako całość dojdzie do stanu równowagi. Ustaną wtedy wszystkie procesy i wyrówna się temperatura. Ten stan będzie już stanem końcowym. Jednak sformułowanie takie jest nadinterpretacją wynikającą z przeniesienia rozumowania pochodzącego z fizyki fenomenologicznej w dziedzinę przekraczającą zakres jej stosowalności: do kosmologii. W praktyce istnieje tu wiele trudności w zastosowaniu II zasady termodynamiki w sposób, z którego miałaby wynikac śmierć cieplna: nie wiadomo, czy wszechświat może byc uważany za układ zamknięty, w jaki sposób sytuacja ulega zmianie wobec konieczności stosowania praw mechaniki kwantowej i kwantowej teorii pola, jaki wpływ na wymieniony stan rzeczy mają zagadnienia zwiazane z grawitacją a zwłaszcza z jej aspektem kwantowym - o ile istnieje. Koncepcja śmierci cieplnej wszechświata jest XIX wieczną projekcją wiedzy klasycznej, która przeżyła zmianę paradygmatu głównie w książkach popularnonaukowych. II zasada termodynamiki dotyczy stanów i procesów makroskopowych, których opis teoretyczny wymaga uśrednienia po wielu wewnętrznych stopniach swobody. Można pokazać, że takie uśrednienie prowadzi do przydzielenia różnym stanom makroskopowym różnych prawdopodobieństw, a więc różnych wartości entropii. Stąd wynika nieodwracalność procesu jako konsekwencja opisu teoretycznego. Jest to pewien paradoks: jeżeli operować dokładnym opisem stanów mikroskopowych, nieodwracalność znika. Nie ma wtedy potrzeby formułować II zasady termodynamiki. Paradoks ten przyczynił się do początkowego odrzucenia równania Boltzmanna, opisującego procesy nierównowagowe. Ten paradoks wskazuje na ścisły związek między teorią a pomiarem w fizyce. Jak długo pomiar układu wielocząstkowego będzie oparty na opisie makroskopowym, tj. będzie dotyczył średnich z wielu zmiennych mikroskopowych, tak długo koncepcja entropii będzie użyteczna. Ponieważ ilość cząstek w makroskopowych układach doświadczalnych jest bardzo duża (rzędu liczby Avogadra), opis mikroskopowy jeszcze długo pozostanie poza zasięgiem nauki. = Chcesz wypromować swoją stronę w internecie?? - nie zwlekaj pozycjonowanie w Luman.biz to rozsądny wybór |
|