16. Термодинамический и статистический смысл понятия энтропии.

Энтропия -- это функция состояния, то есть любому состоянию можно сопоставить вполне определенное (с точностью до константы -- эта неопределенность убирается по договоренности, что при абсолютном нуле энтропия тоже равна нулю) значение энтропии.

С т. зр. Стат.: Энтропия - от греческого entropia -- поворот, превращение. Мера упорядоченности системы. Чем меньше энтропия, тем больше порядок.

Используя понятие энтропии Клаузиус (1876) дал наиболее общую формулировку 2-го начала термодинамики: при реальных (необратимых) адиабатических процессах энтропия возрастает, достигая максимального значения в состоянии равновесия.

Энтропия для процессов в замкнутой системе может только возрастать.

Формула для энтропии: ; W-статистический вес; k-коэффициент, постоянная Больцмана.

Наименее вероятное состояние – состояние, которое может осуществляться только одним способом. Чтобы подсчитать энтропию этого состояния: . Эта энтропия равна 0.

Энтропия является мерой упорядоченности системы. Замкнутые системы самопроизвольно переходят из упорядоченного состояния в беспорядочное. Т.е. эволюционируют в сторону увеличения в них хаоса.

16. Проблема «тепловой смерти» Вселенной: формулировка, развитие и современное решение.

в 1852г англ ученый Вильям Томсон впервые выдвинул понятие тепл. смерти вселенной(тсв) . Его выводы поддержал Клаузиус , применив 2ое начало т/д ко всей вселенной в целом : большинство процессов во вселенной необратимы—энтропия вселенной должна непрерывно возрастать и в конце концов должно наступить состояние теплового равновесия с max энтропией.

Нынешнее сост всел неоднородно. Почему? 1ый ответивший на этот вопрос был Больцман. Он предложил флуктационную гипотезу: нынешнее неоднородное сост всел явл результатом гигантской флуктуации- отклонения от равновесия.

В рассуждениях Клаузиса и Томсона можно обнаружить неточности:

1. никто не доказал, что наша Вселенная является замкнутой системой ( а 2ое начало т/д применимо только к замкнутым сист.)

2. модель Больцмана-это модель для идеальных объектов и систем

3. согласно ОТО всел не стационарна, она расширяется, а эти рассуждения применимы к стационарным системам

16. Динамические и статистические закономерности в естествознании. Особенности описания состояний в динамических и статистических теориях. Проблема детерминизма.

С появлением квантовой мех был обнаружен статистический вероятностный хар-р поведения отдельных объектов. Первоначально многие ученые пытались отыскать динамические законы для описания микромира. Современная наука принимает объективность вероятностного описания микромира. Статистические закономерности учитывают не только необходимое, но и случайное, поэтому глубже и полнее отражают реальные связи в природе.

В статистической физике состояние системы из N частиц задается функцией распределения. Она имеет смысл плотности вероятности обнаружить координаты и скорости N частиц системы внутри определенных интервалов значений. В статистике вероятностное определение состояния системы , а в динамике-однозначное. Но также как и в динамич. теориях в статистич. существует однозначная связь состояний т.е. по заданному статистич распределению в начальный момент можно с помощью Ур-я движ. однозначно установить распределение в любой последующий момент времени. Поэтому в статистике тоже можно говорить о детерминизме, в отличие от классического механического, он называется вероятностным. Каково бы не было начальное сост. системы она все равно придет к равновесному сост. Равновесное сост., в которое стремится перейти замкнутая сист. будет наиболее вероятным.

	Динамические теории	Статистические теории
Определение	Связи физических величин однозначны	Однозначны связи м/у вероятностями значений физ.величин
Примеры	мех-ка Ньютона, т/д, э/д Максвелла, ОТО, релятивистская механика	квантовая мех-ка, статистич. т/д, квантовая э/д, квантовая релятивистская мех-ка
Состояние системы	Состояние системы задается значениями самих физических величин в класс.механике: сост-е системы в классич.ТО сост-е системы	Состояние системы задается вероятностными значениями физич величин внутри определенных интервалов в квантовой механике сост-е системы в статистической термодинамике сост-е системы
Связь состояний	по заданному состоянию системы в начальный момент времени можно однозначно определить сост-е системы в любой последующий момент времени.
Форма детерминизма	классич мех детер-м	Вероятностный детерминизм

Статистические закономерности более точно описывают реальные процессы в природе, чем динамические