35. Статистичне визначення ентропії: принцип Больцмана
У 1877 році, Людвіг Больцман зрозумів зв'язок між ентропією системи та кількістю можливих «мікростанів» (мікроскопічних станів), якими може реалізуватися макроскопічний стан із заданими властивостями. Розглянемо, наприклад, ідеальний газ у посудині. Мікростан визначений як положення та імпульси кожного атома, з яких складається система. Братимемо до уваги тільки ті мікростани, для яких: (i) розташування всіх частинок не виходить за межі посудини, (ii) загальна енергія газу, що визначається як сума кінетичних енергій атомів, дорівнює певній величині. Больцман постулював що
де
константа kB=1,38·10-23 Дж/К
відома тепер як стала
Больцмана,
а є
числом мікроскопічних
станів,
можливих у заданому макроскопічному
стані. Цей постулат, відомий як принцип
Больцмана, може розцінюватися, як
початок статистичної
механіки,
яка описує термодинамічні
системи використовуючи
статистичну поведінку компонентів, із
яких вони складаються. Принцип Больцмана
зв'язує мікроскопічні властивості
системи (Ω) з однією з її термодинамічних
властивостей (S).
36. Дру́гий закон термодина́міки — один із основних законів фізики, закон про неспадання ентропії в ізольованій системі. Він накладає обмеження на кількість корисної роботи, яку може здійснити тепловий двигун. На засадничому рівні другий закон термодинаміки визначає напрямок протікання процесів у фізичній системі - від порядку до безпорядку. Існує багато різних формулювань другого закону термодинаміки, загалом еквівалентних між собою.
Для системи із сталою температурою існує певна функція стану S — ентропія, яка визначається таким чином, що
1. Адіабатичний перехід із рівноважного стану A в рівноважний стан B можливий лише тоді, коли
.
2. Приріст ентропії в повільному квазістатичному процесі дорівнює
,
де T — температура.
37. Теорема Пригожина.
Умови існування життя. У відкритих термодинамічних системах важливі процеси, що відбуваються із зменшенням ентропії ( комірки Бернара).
Якщо масло підігрівати з низу то можливе утворення шестигранних комірок в яких масло отримуючи тепло піднімається вверх і розширюється віддаючи при цьому тепло навколишньому середовищу і опускається до низу.
Реакція Жаботинського: в цій хімічній реакції, одна речовина змінює іншу, періодично у зв’язку з цим змінюється забарвлення індекатора з червоного на синій і навпаки. Цю реакцію називають хімічним годинником.
Коливання « Хижак – Жертва »
Якщо популяція жертв (ягнят) зростає то кількість хижаків починає інтенсивно збільшуватися, зменшуючи при цьому кількість жертв, що в свою чергу призводить до зменшення кількості хижаків. Зменшення кількості хижаків призводить до збільшення кількості жертв.