2 Вопрос:

В 19 веке одним из центральных объектов изучения стали тепловые процессы. Новые закономерности, которые наука открыла относительно тепловых процессов, получили общее название термодинамики. Суть новых закономерностей сводилась к тому, что тепловые процессы не подаются точному механическому описанию. Для этих процессов возможно только статистическое описание. Так как тепловые процессы это есть процессы, в которых участвуют большое количество частиц. Таким образов в науке вместо динамических законов появились статистические.

Основу классической термодинамики составляли 2 начала:

1. Первое начало термодинамики. Количество теплоты, подводимое к системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершении работы. Q=дельтаu+A– закон сохранения энергии. Данный закон подтверждает, что тепловая энергия превращается в механическую в строго определенных количествах. Наличие такого эквивалента свидетельствует о сохранении энергии. Таким образом согласно первому началу термодинамики в мире господствует симметрия.

2. Второе начало термодинамики. Тепло не может самопроизвольно перетечь от холодного тела к горячему. Таким образом, хотя количество энергии сохраняется, но необратимым образом изменяется качество энергии. В процессе работы энергия превращается в тепло. Тепло рассеивается в окружающую среду, тепловая энергия потому является низкокачественной, что она обратно перейти в работу не может. Второе начало термодинамики фиксирует асимметрию в мире.

Для характеристики таких систем немецкий физик Рудольф Клаузиус ввел дополнительную величину, которую затем назвали энтропией – это мера беспорядка в системе, мера хаоса. Было показано, что в закрытых системах с течением времени вся внутренняя энергия в процессе совершения работы а переходит в тепловую энергию. Тепловая энергия равномерно рассеивается по всей системе, таким образом, что температура внутри системы увеличивается. С увеличением теплоты увеличивается хаос движения молекул, таким образом, энтропия в системе увеличивается.

Вторая формулировка второго начала

- энтропия в замкнутой системе постоянно увеличивается. Из этой формулировки следовало, что в мире не только асимметрия, но и уменьшение качества энергии. То есть с течением времени система будет приходить в состояние полного хаоса или деградации. В связи с этим была сформулирована гипотеза тепловой смерти вселенной. Таким образом, классическая термодинамика усугубила противоречия между физикой и биологией.

3 Вопрос.

Противоречия, возникшие в классической термодинамике, разрешились в 20 веке с предположением о том, что все реально существующие системы являются открытыми. Открытые системы производят в себе энтропию (S– тепловую энергию), но они её в себе не накапливают. Происходит обмен в том числе энтропией с окружающей средой. Таким образом, для открытых систем состояние термодинамического равновесия (когда вся внутренняя энергия перешла в тепло, которое рассеялось по пределам системы и энтропия достиглаMAX) может и не наступить.

Открытие новых термодинамических закономерностей получило название неравновесная термодинамика. Для открытых систем возможен случай, когда отток энтропии больше того, сколько поступает, больше притока. Поскольку система отдает больше беспорядка, это является условием возникновения порядка в системе. Такая система, за счет повышения порядка, переходит в другое состояние, более организованное. Происходит самоорганизация в системе. Такие процессы изучает новая наука – синергетика (теория самоорганизации открытых систем).