1.2.6 Применение термодинамических понятий в других областях науки
Смысл энтропии как величины, связанной с информацией о системе, был хорошо сформулирован Пальмером (Adv. Phys,1982, 31,669): если экспериментальные данные не согласуются с моделью, положенной в основу расчёта энтропии, это значит, что была упущена реально существующая информация о системе. Следовательно, полное термодинамическое описание поведения любой системы должно включать полную информацию о её возможных состояниях.
Нужно заметить, что термодинамические понятия сейчас широко используют как приёмы для планирования функционирования больших городов с разветвленными обслуживающими коммуникациями и службами, для прогнозирования функционирования биологических сообществ и др. Такой подход можно найти в современной научной литературе по социологии, биологии и пр. Специалисты в этой области имеют математическое образование, поскольку математический аппарат в этой области специфичен.
Специалисты в области информационных технологий должны знать, что количество информации I определено аналогичным термодинамике образом и находится по формуле
I = nlog2P,
где Р – число возможностей передачи информации в двоичном коде (0 и 1) при использовании n символов. Основы «термодинамической» интерпретации информации даны Сциллардом, Шенноном и другими ещё в середине 20 в.
В теории распознавания образов, примыкающей к биофизике, имеет большое значение упорядоченность системы элементов, воспринимающих и обрабатывающих информацию. В теории нейронных систем существуют модели, предполагающие, что такие системы состоят из взаимно связанных осцилляторов. Осцилляторы могут находиться в двух состояниях, разделенных небольшим потенциальным барьером. Эти состояния отвечают состояниям «включено-выключено». Попытку применения аналогичных термодинамических моделей, описывающих свойства неупорядоченных стеклообразных структур с определенной энтропией для описания способностей нейронных сетей (как частный случай синергетики) можно найти в статье: S.V.Nemilov, J.Biol.Phys. 24, 41(1998).
1.3 Производные термодинамических потенциалов и фазовые переходы
1.3.1 Первые производные термодинамических потенциалов, их физический
смысл
Из приведенных соотношений следует8, что
(
)p
= –S (
)V
= –S
(
)T
= V (
)T
= – p
(
)P
= T (
)V
= T.
Эти производные могут рассматриваться как независимые определения параметров состояния. Соотношения являются основными для ряда расчетов, связанных с нахождением приращений свободной энергии в определенном интервале температур по теплоемкости (см. выше), приращений объема и др. Они не зависят ни от агрегатного состояния, ни от равновесности системы, важно лишь, чтобы измерения указанных производных производились в условиях обратимости.