Энтропия? Это просто!

Понятие энтропии впервые было введено в термодинамике для определения меры необратимого рассеяния энергии. В обоих этих случаях применение понятия термодинамической энтропии совершенно неправомерно. Существует мнение, что мы можем смотреть на энтропию и как на меру беспорядка в системе. В реальных экспериментах очень трудно измерить энтропию системы.

Термодинамика заимствует понятия энергии и работы из других разделов физики, тогда как определение количеству теплоты, наоборот, даётся только и именно в термодинамике. Согласно Клаузиусу теплоту определяют через внутреннюю энергию и работу .

Детализировать дефиницию теплоты проще всего для равновесного процесса, когда работу, а следовательно и теплоту, можно выразить через переменные состояния.

Пфаффа. Клаузиус назвал функцию состояния энтропией (от греческого слова τρoπή — изменение, превращение, преобразование). Неравновесная термодинамика распространяет представление о локальной энтропии и локальной температуре на любые термодинамические системы. Интегрирование уравнения для энтропии приводит к появлению в выражении для функции произвольной постоянной, зависящей от выбора начальной точки отсчёта энтропии. Выражение есть сокращение для перечисления переменных определённого типа, в данном случае — обобщённых координат.

Согласно постулату Тиссы внутренняя энергия ограничена и эта граница соответствует абсолютному нулю температуры. Поскольку речь идёт об изолированной системе, внешнее воздействие на которую запрещено, понятие вариации в данном случае означает виртуальное изменение энтропии. Знак равенства в этом выражении относится к безразличному равновесию. Рассмотрим в качестве примера фазовые переходы в воде при атмосферном давлении (см. рисунок).

Энтропия? Это просто!

Согласно определению, энтропия является функцией состояния, то есть не зависит от способа достижения этого состояния, а определяется параметрами этого состояния. Так как может быть только натуральным числом (1, 2, 3, …), то энтропия Больцмана должна быть неотрицательной — исходя из свойств логарифма.

Смотреть что такое «ЭНТРОПИЯ» в других словарях:

Собственно, это просто переформулированное определение энтропии как числа микросостояний на данное макросостояние. Рассмотрим, например, распределение молекул идеального газа. В случае идеального газа наиболее вероятным состоянием, соответствующим максимуму энтропии, будет равномерное распределение молекул.

Что такое энтропия и как с ней бороться

Рассмотрим пример термодинамической системы — распределение молекул в поле тяготения. В этом случае наиболее вероятным распределением молекул будет распределение согласно барометрической формуле Больцмана. Кристаллическая решётка может быть и в равновесном, и в неравновесном состоянии, как и любая термодинамическая система.

В таком случае максимум энтропии будет действительно реализовывать максимум возможностей конфигурирования, то есть — беспорядок согласно вышеуказанному определению. Но данный «беспорядок» вовсе не соответствует «беспорядку» в каком-либо другом понимании, например, информационному.

То есть при образовании кристалла из переохлажденной жидкости энтропия увеличивается с одновременным ростом температуры. Если кристаллизация сопровождается отводом тепла из системы, то энтропия при этом уменьшится.

Методика введения этих понятий показывает, что можно ввести в рассмотрение много различных температур и, соответственно, энтропий, отвечающих разным энергетическим потокам. Произвол в выборе начального состояния для энтропии устраняет третий закон термодинамики. Для любой термодинамической системы состояния с наименьшей энтропией и наименьшей температурой совпадают (постулат Планка). Понятие энтропии, её обозначение и название были введены Р. Клаузиусом (1865).

Также интересно: