Нельзя уменьшить хаотическую составляющую движения до нуля и все тепло превратить в работу.

Компоненту случайного движения описывает энтропия.

S = –

Равновесие термодинамической системы.

Если мы изолируем систему, то температуры между телами выровняются. Количественное описание этого равновесия можно дать, объединив первый и второй законы термодинамики.

U = TS - A S = S_max равновесие == максимум энтропии.

При T – const. можно написать:

A = (TS – U) F = U – TS - свободная энергия системы, т.е. та энергия, которая не превратилась в работу до теплового равновесия.

Здесь можно говорить об энергии высокого качества, т.е. энергии упорядоченного движения – энергии способствующей образованию сложных структур.

Выводы:

1. В изотермических процессах работа системы равна убыли свободной энергии.

2. При различных отклонениях системы от положения равновесия свободная энергия системы возрастает.

3. Возрастание энтропии изолированной термодинамической системы иногда трактуется как необратимость поведения системы.

Замечание: все предыдущие закономерности справедливы для изолированных систем.

Способы теплообмена.

1. Теплопередача. Молекулы обмениваются друг с другом кинетической энергией.

2. Конвекция – образование групп молекул, которые движутся в одном направлении.

3. Излучение – перенос энергии при помощи электромагнитного излучения.

Статистическое описание термодинамической системы.

Определение: Состояние системы, зафиксированное посредством задания микроскопических параметров, определяется как микросостояние.

Определение: Состояние системы, зафиксированное посредством задания макроскопических параметров, определяется как макросостояние.

Микростояние системы можно описать заданием набора координат и импульсов частиц системы.

Рассмотрим простейшую механическую задачу.

N₁ N₂

N = N₁ + N₂

Число сочетаний при N частиц в n ячейках по N_n частиц в каждой есть M =

М – термодинамический вес.

Максимальному числу способов соответствует равномерное распределение.

Принцип равновесности.

Если система замкнута и предоставлена самой себе, то она будет стремиться к состоянию с максимальной энтропией.

Все вышеприведённые рассуждения переведём на язык вероятностей. Свяжем число М с термодинамической энтропией. Покажем что = k*lnM == S

Логарифм вводится для придания энтропии аддитивности.

С точки зрения теории связи слово будем называть сообщением, а физическое явление, которое порождает сообщение – источник сообщений. Физическое явление, которое позволяет перемещать сообщение из одной точки пространства в другую, называют каналом связи или информационной системой.

Способы определения константы к.

1. Подсчитаем число микросостояний термодинамической системы М в случае если у нас есть n подсистем.

m – число типов частиц в подсистеме.

n – число подсистем.

М = mⁿ - число микросостояний.

n = = k*ln(M).

Если m=2, то тогда энтропия будет измеряться в битах.

2. В качестве системы выступает вещество.

S = вычислим М. k = 1,38 * 10^-23