20.В чем различие и сходство между статистическими и динамическими закономерностями?

Под динамическими закономерн понимаются закономерности, в кот физ величины непосредственно связаны однозначными функционал зависимостями. В стат однозначно связаны вероятности определения тех или иных физ величин, а связи м-ду самими величинами неоднозначны. Общность этих теорий в том, что и те и др вводятся в качесиве основного понятия состояния физ системы. Различие-в определении этого состояния.

21. В каком смысле говорят о вероятностном детерминизме? Как он соотносится с механистическим (лапласовским)?

Развитие квантовой физики привело к потеснению идей лапласовского детерминизма. Развитие квантовой механики привело большинство ученых к необходимости принятия такой интерпретации физической теории, которая предполагает наличие случайности в самой реальности, а не только в нашем сознании. В этом случае детерминизм не совсем отвергается, он скорее лишь ослабляется, принимая форму вероятностного детерминизма. В этом виде детерминизма любое событие имеет множество причин и множество следствий, оказываясь включенным в сеть причинно-следственных отношений. Следствие вытекает из причины уже только с некоторой вероятностью, а не с необходимостью.

22. Что такое макроскопическое и микроскопическое состояние системы? Какова их связь?

К макроскопическим относятся состояния системы заданные её давлением, температурой и объемом.

К микроскопическим относятся состояния макросистемы, где заданы координаты и скорости всех частиц системы.

Одному и тому же макросостоянию может соответствовать громадное множество микросостояний. То макросостояние, которому соответствует большее число микросостояний осуществляется чаще.

23. Чем определяется вероятность осуществления того или иного макросостояния системы?Вероятность возникновения того или иного макросостояния системы зависит от числа микросостояний, реализующих данное макросостояние.

24. Докажите, что самопроизвольный переход равномерно распределенного по сосуду газа в одну из его половин – крайне маловероятный процесс.

Рассмотрим модель распределения молекул в сосуде с заслонкой (на магнитной доске). Пусть n – число молекул, N – число возможных распределений молекул по половинкам сосуда. Выведем формулу N = 2^n.. Например, если n=10, то одно из 1024 состояний соответствует тому, что газ соберется в правую половинку. Очевидно, вероятность такого события настолько ничтожна, что практически оно неосуществимо .

25. Дайте вероятностную трактовку необратимости природных процессов, стремления системы к состоянию равновесия. Что такое статистический вес?

В природе есть лишь один вид динамического состояния, которому природа стремится всегда - равновесие (симметрия). Отклонение от этого положения приводит к асимметрии (неравновесие), что является источником энергии и движения и дает природным процессам определенную направленность в сторону достижения равновесия. Эта закономерность является причиной необратимости процессов в природе.

Статистическим весом макросостояния называется величина, численно равная количеству равновесных микросостояний, с помощью которых может быть реализовано рассматриваемое макросостояние.

26. Приведите и прокомментируйте формулу Л.Больцмана для энтропии S. Что такое статистический вес?

Формула Больцмана: S=k*lnW, где S-энтропия, k-постоянная Больцмана, W-статистический вес состояния. Причём S-величина аддитивная, т.е. S=S1+S=k*lnW1+klnW2.

Статистический вес состояния (термодинамическая вероятность) – число микросостояний(способов), которыми можно осуществить данное макросостояние.

26. Какова связь энтропии и порядка? Сформулируйте II начало термодинамики в терминах “упорядоченность - неупорядоченность”.

Энтропия может быть мерой упорядоченности системы: S→0 – упорядоченность, S→∞ - хаос. Система может самопроизвольно перейти от упорядоченности к хаосу, а обратно – нет.

2й закон термодинамики: энтропия изолированной системы не может уменьшаться. В состоянии с максимальной энтропией макроскопические необратимые процессы невозможны.

26. В чем заключается гипотеза “тепловой смерти” Вселенной?

Рассматривая второе начало термодинамики, можно прийти к выводу, что энтропия Вселенной как замкнутой системы стремится к максимуму, и, в конце концов, во Вселенной закончатся все макроскопические процессы. Это состояние Вселенной получило название «тепловой смерти».

26. Грозит ли нашей Вселенной “тепловая смерть”? Кратко опишите современный взгляд на проблему.

Ни доказать, ни опровергнуть гипотезу тепловой смерти Вселенной современными научными силами не представляется возможным, поскольку наши знания о ней все еще ничтожно малы, и мы не можем с полной уверенностью утверждать, что Вселенная не находится под действием внешних сил, или может рассматриваться как термодинамическая система. Оппоненты теории приводят такие аргументы: 1) 2е начало термодинамики – закон только для замкнутых систем; 2) Вселенная – нестационарная система; 3) 2е начало термодинамики применимо только для таких объектов как идеальный газ.