15.Второе начало термодинамики. Энтропия.

Второе начало термодинамики - тепло не может самопроизвольно переходить от менее нагретого тела к более нагретому телу. Второе начало термодинамики позволяет судить о направлении процессов, которые могут происходить в системе. Вильям Томсон (лорд Кельвин) дал такую формулировку постулата второго начала термодинамики: «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счёт охлаждения теплового резервуара». В такой формулировке второе начало термодинамики отрицает возможность построения вечного двигателя второго рода, имеющего коэффициент полезного действиям η = 1. Клаузиус дал существенно иную формулировку второго начала термодинамики: «Теплота не может самопроизвольно переходить от тела менее нагретого к телу более нагретому». Несмотря на кажущееся различие, обе формулировки эквивалентны. В термодинамике различают обратимые и необратимые процессы. Если в результате какого-либо процесса система перешла из состояния 1 в состояние 2 и если можно хотя бы одним способом вернуть её в состояние 1 так, чтобы во всех остальных телах не произошло никаких изменений, то процесс называется обратимым. Если же обратный процесс невозможен, переход из 1 в 2 считается необратимым.

∮δQ/Т≤0 - неравенство Клаузиуса; если круговой процесс, совершаемый системой, - квазистатический, то неравенство Клаузиуса переходит в равенство ∮δQ/Т=0; На этом равенстве основано введение фундаментального в термодинамике понятия энтропии. Энтропия системы - есть функция её состояния, убыль которой равна приведённому количеству тепла, которое необходимо сообщить системе для её перевода из начального состояния 1 в конечное состояние 2 по любому квазистатическому пути.

30.Сила Лоренца. Правило левой руки. Движение заряженных частиц в магнитном поле Земли.

Сила Лоренца - сила, с которой электромагнитное поле действует на точечную заряженную частицу. F_л=q[v*В], где вектор В характеризует магнитное поле и называется вектором индукции магнитного поля.

Правило левой руки - если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник с током, помещенный в магнитное поле.

Земля заряжена отрицательно её электрический заряд испытывает периодические изменения и в среднем составляет 6*10⁵ Кл. Воздух обладает проводимостью, поэтому в атмосфере текут токи, уменьшающие заряд Земли. В настоящее время можно считать установленным, что заряд Земли поддерживается грозовой активностью атмосферы.

16.Закон возрастания энтропии. Статистический смысл энтропии.

Энтропия системы - есть функция её состояния, убыль которой равна приведённому количеству тепла, которое необходимо сообщить системе для её перевода из начального состояния 1 в конечное состояние 2 по любому квазистатическому пути. Таким образом, по определению S₂‒S₁=∫_1→2δQ/Т. Если система переходит из состояния 1 в состояние 2 по любому пути, а возвращается назад по квазистатическому, то из неравенства Клаузиуса получаем S₂‒S₁≥∫_1→2δQ/Т. Если система адиабатически изолирована, то δQ = 0, тогда S2≥S1.

Таким образом, энтропия адиабатически изолированной системы не может убывать; она либо возрастает, либо остаётся постоянной. Это закон возрастания энтропии.

Статистический смысл энтропии заключается в том, что она

связывается с термодинамической вероятностью состояния системы. Термодинамическая вероятность W состояния системы — это число способов, с помощью которых может быть реализовано данное состояние макроскопической системы, или число микросостояний, которые осуществляют данное макросостояние (по определению, W≥1, т. е. термодинамическая вероятность не есть вероятность в математическом смысле). Согласно Больцману, энтропия системы и термодинамическая вероятность связаны между собой следующим образом: S=klnW, где k — постоянная Больцмана. Таким образом, энтропия определяется логарифмом числа микросостояний, с помощью которых может быть осуществлено данное макросостояние. Значит, энтропия может рассматриваться как мера вероятности состояния термодинамической системы. Формула Больцмана позволяет дать энтропии следующее статистическое толкование: энтропия является мерой неупорядоченности системы. Чем больше число микросостояний, которые реализуют данное макросостояние, тем больше энтропия. В состоянии равновесия — наиболее вероятного состояния системы — число микросостояний максимально, при этом также максимальна и энтропия. Так как реальные процессы необратимы, то можно говорить, что все процессы в замкнутой системе ведут к увеличению ее энтропии — принцип возрастания энтропии. При статистическом толковании энтропии это означает, что процессы в замкнутой системе идут в направлении увеличения числа микросостояний, другими словами, от менее вероятных состояний к более вероятным, до тех пор пока вероятность состояния не станет максимальной.