Kaip ?inote, pirmasis termodinamikos d?snis atspindi energijos tverm?s termodinaminiuose procesuose d?sn?, ta?iau nesuteikia proces? krypties supratimo. Be to, galite sugalvoti daugyb? termodinamini? proces?, kurie neprie?taraus pirmajam d?sniui, ta?iau i? tikr?j? toki? proces? n?ra. Antrojo termodinamikos d?snio (prad?ios) egzistavim? lemia b?tinyb? nustatyti tam tikro proceso galimyb?. ?is d?snis lemia termodinamini? proces? t?km?s krypt?. Formuluojant antr?j? termodinamikos d?sn?, naudojamos entropijos ir Clausijaus nelygyb?s s?vokos. ?iuo atveju antrasis termodinamikos d?snis suformuluotas kaip u?daros sistemos entropijos augimo d?snis, jei procesas yra negr??tamas.

Antrojo termodinamikos d?snio teiginiai

Jei procesas vyksta u?daroje sistemoje, tai ?ios sistemos entropija nema??ja. Antrasis termodinamikos d?snis formul?s pavidalu para?ytas taip:

kur S – entropija; L yra kelias, kuriuo sistema pereina i? vienos b?senos ? kit?.

?ioje antrojo termodinamikos d?snio formuluot?je reikia atkreipti d?mes? ? tai, kad nagrin?jama sistema turi b?ti u?dara. Atviroje sistemoje entropija gali elgtis taip, kaip jums patinka (ir ma??ti, ir did?ti, ir i?likti pastovi). Atkreipkite d?mes?, kad entropija nesikei?ia u?daroje sistemoje gr??tam?j? proces? metu.

Entropijos augimas u?daroje sistemoje negr??tam? proces? metu yra termodinamin?s sistemos per?jimas i? ma?esn?s tikimyb?s b?sen? ? b?senas su didesne tikimybe. Gerai ?inoma Boltzmanno formul? pateikia statistin? antrojo termodinamikos d?snio ai?kinim?:

kur k yra Boltzmanno konstanta; w - termodinamin? tikimyb? (b?d?, kuriais galima realizuoti nagrin?jam? sistemos makrob?sen?, skai?ius). Taigi antrasis termodinamikos d?snis yra statistinis d?snis, susij?s su termodinamin? sistem? sudaran?i? molekuli? ?iluminio (chaoti?ko) jud?jimo modeli? apra?ymu.

Kitos antrojo termodinamikos d?snio formuluot?s

Yra keletas kit? antrojo termodinamikos d?snio formuluo?i?:

1) Kelvino formuluot?: Ne?manoma sukurti ?iedinio proceso, kurio rezultatas b?t? tik ?ilumos, gaunamos i? ?ildytuvo, pavertimas darbu. I? ?ios antrojo termodinamikos d?snio formuluot?s daroma i?vada, kad ne?manoma sukurti antrojo tipo am?inojo jud?jimo ma?inos. Tai rei?kia, kad periodi?kai veikiantis ?iluminis variklis turi tur?ti ?ildytuv?, darbin? skyst? ir ?aldytuv?. ?iuo atveju idealaus ?ilumos variklio efektyvumas negali b?ti didesnis nei Carnot ciklo efektyvumas:

kur yra ?ildytuvo temperat?ra; - ?aldytuvo temperat?ra; ( title="(!LANG: Pateik? QuickLaTeX.com" height="15" width="65" style="vertical-align: -3px;">).!}

2) Klausijaus formuluot?: Ne?manoma sukurti ?iedinio proceso, d?l kurio vykt? tik ?ilumos perdavimas i? ?emesn?s temperat?ros k?no ? auk?tesn?s temperat?ros k?n?.

Antrasis termodinamikos d?snis ?ymi reik?ming? skirtum? tarp dviej? energijos perdavimo form? (darbo ir ?ilumos). I? ?io d?snio i?plaukia, kad organizuoto k?no, kaip visumos, jud?jimo per?jimas ? chaoti?k? k?no ir aplinkos molekuli? jud?jim? yra negr??tamas procesas. Tokiu atveju tvarkingas judesys gali virsti chaoti?ku be papildom? (kompensacini?) proces?. Tuo tarpu netvarkingo jud?jimo per?jim? prie tvarkingo tur?t? lyd?ti kompensavimo procesas.

Problem? sprendimo pavyzd?iai

1 PAVYZDYS

2 PAVYZDYS

Antrasis termodinamikos d?snis(antrasis termodinamikos d?snis) nustato entropijos egzistavim? kaip termodinamin?s sistemos b?senos funkcij? ir pristato absoliu?ios termodinamin?s temperat?ros s?vok?, tai yra, „antrasis d?snis yra entropijos d?snis“ ir jo savybes. Izoliuotoje sistemoje entropija arba i?lieka nepakitusi, arba did?ja (nepusiausvyros procesuose), pasiekdama maksimum?, kai pasiekiama termodinamin? pusiausvyra ( entropijos did?jimo d?snis). ?vairios literat?roje aptinkamos antrojo termodinamikos d?snio formuluot?s yra ypatingos bendrojo entropijos did?jimo d?snio i?rai?kos.

Antrasis termodinamikos d?snis leid?ia sukonstruoti racionali? temperat?ros skal?, kuri nepriklauso nuo savavali?kumo pasirenkant termometrin? savyb? ir jos matavimo metod?.

Pirmasis ir antrasis principai kartu sudaro fenomenologin?s termodinamikos pagrind?, kur? galima laikyti i?pl?tota ?i? dviej? princip? pasekmi? sistema. Tuo pa?iu metu i? vis? termodinamin?je sistemoje vykstan?i? pirmojo d?snio leid?iam? proces? antrasis d?snis leid?ia i?skirti realiai galimus ir nustatyti savaimini? proces? t?km?s krypt?, taip pat termodinamin?s pusiausvyros kriterijus. sistemos

Enciklopedinis „YouTube“.

1 / 5

? ?ilumos in?inerijos pagrindai. Antrasis termodinamikos d?snis. Entropija. Nernsto teorema.

? PIRMASIS IR ANTRASIS TERMODINAMIKOS D?SNIAI

? Fizika. Termodinamika: pirmasis termodinamikos d?snis. Foksfordo internetinis mokymosi centras

? 5 paskaita. II termodinamikos d?snis. Entropija. Chemin? pusiausvyra

? Pirmasis termodinamikos d?snis. Vidin? energija

Subtitrai

Istorija

Antrasis termodinamikos d?snis atsirado kaip ?ilumini? varikli? darbo teorija, kuri nustato s?lygas, kuriomis ?ilumos pavertimas darbu pasiekia maksimal? efekt?. Antrojo termodinamikos d?snio analiz? rodo, kad ?io efekto nedidel? reik?m? - na?umo koeficient? (COP) - lemia ne techninis ?ilumos varikli? netobulumas, o ?ilumos, kaip energijos perdavimo b?do, ypatumai, nustato jo masto apribojimus. Pirm? kart? teorines ?ilumos varikli? veikimo studijas atliko pranc?z? in?inierius Sadi Carnot. Jis padar? i?vad?, kad ?ilumini? varikli? efektyvumas nepriklauso nuo termodinaminio ciklo ir darbinio skys?io pob?d?io, o visi?kai priklauso nuo i?orini? ?altini? – ?ildytuvo ir ?aldytuvo. Carnot darbas buvo para?ytas dar prie? atrandant ?ilumos ir darbo lygiaverti?kumo princip? ir visuotinai pripa??stant energijos tverm?s d?sn?. Carnot savo i?vadas grind? dviem prie?taringais pagrindais: kalorij? teorija, kuri netrukus buvo atmesta, ir hidrauline analogija. Kiek v?liau R. Clausius ir W. Thomson-Kelvin suderino Carnot teorem? su energijos tverm?s d?sniu ir pad?jo pagrindus tam, kas dabar yra antrojo termodinamikos d?snio turinys.

Norint pagr?sti Karno teorem? ir toliau konstruoti antr?j? d?sn?, reik?jo ?vesti nauj? postulat?.

Da?niausios antrojo termodinamikos d?snio postulato formuluot?s

Klausijaus postulatas (1850):

?iluma negali spontani?kai pereiti i? ?altesnio k?no ? ?iltesn?..

M. Plancko suformuluotas Thomsono-Kelvino postulatas (1852):

Ne?manoma pastatyti periodi?kai veikian?ios ma?inos, kurios visa veikla suma?inama iki svorio k?limo ir ?ilumos rezervuaro au?inimo.

B?tina nurodyti ma?inos veikimo da?num?, nes tai ?manoma necirkuliacinis procesas, kurio vienintelis rezultatas b?t? darbo gavimas d?l vidin?s energijos, gaunamos i? ?iluminio rezervuaro. ?is procesas neprie?tarauja Thomson-Kelvin postulatui, nes procesas n?ra apskritas, tod?l ma?ina neveikia periodi?kai. I? esm?s Thomsono postulatas kalba apie tai, kad ne?manoma sukurti antrojo tipo am?inojo varymo ma?inos, galin?ios nuolat dirbti, imdamos ?ilum? i? nei?senkan?io ?altinio. Kitaip tariant, ne?manoma ?diegti ?ilumos variklio, kurio vienintelis rezultatas b?t? ?ilumos pavertimas darbu be kompensacijos, tai yra, kad dalis ?ilumos neb?t? perduota kitiems k?nams ir taip negr??tamai prarasta darbui. .

Nesunku ?rodyti, kad Clausiaus ir Tomsono postulatai yra lygiaver?iai. ?rodymas ateina i? prie?ingos pus?s.

Tarkime, kad Klausijaus postulatas n?ra ?vykdytas. Apsvarstykite ?ilumos varikl?, kurio darbin? med?iaga ciklo metu gavo tam tikr? ?ilumos kiek? i? kar?to ?altinio Q 1 (\displaystyle Q_(1)), ?altiniam ?altiniui suteik? ?ilumos kiek? ir pagamint? darb?. Kadangi, darant prielaid?, Klausiaus postulatas n?ra teisingas, galime nuo?ird?iai 2 klausimas (\displaystyle Q_(2)) gr??ti ? kar?t?j? versm? be aplinkos poky?i?. D?l to ?al?io ?altinio b?kl? nepasikeit?, kar?tas ?altinis darbinei med?iagai suteik? ?ilumos kiek? Q 2 – Q 1 (\displaystyle Q_(2)-Q_(1)) ir d?l ?ito kar??io ma?ina atliko darb? A = Q 1 – Q 2 (\displaystyle A=Q_(1)-Q_(2)), o tai prie?tarauja Tomsono postulatui.

Clausiaus ir Thomsono-Kelvino postulatai suformuluoti kaip bet kokio rei?kinio galimyb?s neigimas, t.y. kaip draudimo postulatai. Draudimo postulatai visi?kai neatitinka turinio ir ?iuolaikini? reikalavim? pagr?sti entropijos egzistavimo princip? ir visi?kai netenkina u?davinio pagr?sti entropijos did?jimo princip?, nes juose tur?t? b?ti tam tikros krypties nuoroda. gamtoje stebim? negr??tam? rei?kini?, o ne j? prie?ingo srauto galimyb?s neigimas.

• Plancko postulatas (1926):

?ilumos susidarymas d?l trinties yra negr??tamas.

Plancko postulatas kartu su visi?ko ?ilumos pavertimo darbu neigimu apima teigin? apie galimyb? visi?kai paversti darb? ?iluma.

?iuolaikin? antrojo klasikin?s termodinamikos d?snio formuluot?.

Antrasis termodinamikos d?snis yra teiginys, kad bet kuri pusiausvyros sistema turi tam tikr? b?senos funkcij? – entropij? ir jos nema??jim? jokiuose procesuose izoliuotose ir adiabati?kai izoliuotose sistemose.

Kitaip tariant, antrasis termodinamikos d?snis yra vieningas egzistavimo ir entropijos didinimo principas.

Entropijos egzistavimo principas yra antrojo klasikin?s termodinamikos d?snio teiginys apie tam tikros k?n? (termodinamini? sistem?) b?senos funkcijos - entropijos egzistavim?. S (\displaystyle S), kurio skirtumas yra bendras skirtumas d S (\displaystyle dS), ir apibr??iamas gr??tamuosiuose procesuose kaip elementaraus ?ilumos kiekio, tiekiamo i? i?or?s, santykis d Q rev * (\displaystyle \delta Q_(\text(rev))^(*)) iki absoliu?ios k?no (sistemos) temperat?ros T (\displaystyle T):

D S rev = d Q rev * T (\displaystyle dS_(\text(rev))=(\frac (\delta Q_(\text(rev))^(*))(T)))

Entropijos didinimo principas yra antrojo klasikin?s termodinamikos d?snio teiginys apie nuolatin? izoliuot? sistem? entropijos did?jim? visuose realiuose j? b?senos keitimo procesuose. (Atliekant gr??tamuosius izoliuot? sistem? b?kl?s kitimo procesus, j? entropija nekinta).

D S izoliuotas >= 0 (\displaystyle dS_(\text(isolated))\geq 0)

Antrojo klasikin?s termodinamikos d?snio matematin? i?rai?ka:

D S = d Q * T >= 0 (\displaystyle dS=(\frac (\delta Q^(*))(T))\geq 0)

Statistinis entropijos apibr??imas

Statistin?je fizikoje entropija (S) (\displaystyle (S)) termodinamin? sistema laikoma tikimyb?s funkcija (W) (\displaystyle (W)) jos b?sena („Boltzmanno principas“).

S = k l n W , (\displaystyle S=klnW,)

Kur k (\displaystyle k)- Boltzmanno konstanta, W (\displaystyle W)- b?senos termodinamin? tikimyb?, kuri nustatoma pagal mikrob?sen?, realizuojan?i? tam tikr? makrob?sen?, skai?i?.

Antrojo termodinamikos d?snio pagrindimo metodai.

R. Klausiaus metodas

Pagr?sdamas antr?j? d?sn?, Clausius tiria dviej? mechani?kai sujungt? gr??tam?j? ?ilumini? varikli?, naudojant idealias dujas kaip darbin? skyst?, ?iedinius procesus, ?rodo Carnot teorem? (gr??tamojo Carnot ciklo efektyvumo i?rai?k?) idealiosioms dujoms. i = 1 - T 2 T 1 (\displaystyle \eta =1-(\frac (T_(2))(T_(1)))), tada suformuluoja teorem?, vadinam? Clausius integralu:

? d Q T = 0 (\displaystyle \oint (\frac (\delta Q)(T)) = 0)

Kadangi apskritas integralas yra lygus nuliui, tai rei?kia, kad jo integralas yra suminis tam tikros b?senos funkcijos skirtumas - S (\displaystyle S), o ?i lygyb? yra gr??tam?j? proces? entropijos egzistavimo principo matematin? i?rai?ka:

D S = d Q T (\displaystyle dS=(\frac (\delta Q)(T)))

Be to, Clausius ?rodo gr??tam?j? ir negr??tam? ma?in? efektyvumo nelygyb? ir galiausiai prieina prie i?vados, kad izoliuot? sistem? entropija nema??ja: Daug prie?taravim? ir pastab? buvo d?l antrojo termodinamikos d?snio konstravimo naudojant Clausius. metodas. ?tai keletas i? j?:

1. Entropijos egzistavimo principo konstravimas Clausius pradedamas nuo gr??tamojo Carnot ciklo efektyvumo i?rai?kos idealioms dujoms, o v?liau i?ple?iamas iki vis? gr??tam?j? cikl?. Taigi Clausius netiesiogiai postuluoja ideali? duj? egzistavimo galimyb?, pakl?stan?i? Clapeyron lyg?iai. P v = R T (\displaystyle Pv = RT) ir D?aulio d?sn? u = u (t) (\displaystyle u=u(t)) .

2. Karno teoremos pagrindimas yra klaidingas, nes ? ?rodymo schem? ?traukta papildoma s?lyga – tobulesnei reversinei ma?inai visada priskiriamas ?ilumos variklio vaidmuo. Ta?iau jei sutiksime su tuo, kad ?aldymo ma?ina yra tobulesn? ma?ina, o vietoj Clausiaus postulato priimame prie?ing? teigin?, kad ?iluma negali spontani?kai pereiti i? kar?tesnio k?no ? ?altesn?, tada tame pa?iame bus ?rodyta ir Carnot teorema. b?du. Taigi i?vada pati sufleruoja, kad entropijos egzistavimo principas nepriklauso nuo savaimini? proces? t?km?s krypties, o negr??tamumo postulatas negali b?ti entropijos egzistavimo ?rodymo pagrindas.

3. Klausijaus postulatas kaip draudimo postulatas n?ra ai?kus teiginys, apib?dinantis gamtoje stebim? negr??tam? rei?kini? t?km?s krypt?, ypa? teiginys apie savaimin? ?ilumos perdavim? i? kar?tesnio k?no ? ?altesn?, nes i?rai?ka - negali kirsti n?ra lygiavertis posakiui Leidimai.

4. Statistin?s fizikos i?vados apie negr??tamumo principo tikimyb? ir atradim? 1951 m. ne?prastos (kvantin?s) sistemos su neigiama absoliuti temperat?ra, kurioje spontani?kas ?ilumos perdavimas vyksta prie?inga kryptimi, ?iluma gali visi?kai virsti darbu, o darbas negali visi?kai (be kompensacijos) virsti ?iluma, sukr?t? pagrindinius Clausius, Thomson - Kelvin ir Planck postulatus, kai kuriuos visi?kai atmesdami ir nustatydami rimtus apribojimus. ant kit?.

Schiller-Caratheodory metodas

XX am?iuje N. ?ilerio, K. Carath?odory, T. Afanasjevos – Ehrenfesto, A. Gukhmano ir N.I. Belokon, atsirado nauja aksiomatin? kryptis pagrind?iant antr?j? termodinamikos d?sn?. Paai?k?jo, kad entropijos egzistavimo princip? galima pagr?sti nepriklausomai nuo gamtoje stebim? reali? proces? krypties, t.y. i? negr??tamumo principo ir absoliu?iai temperat?rai bei entropijai nustatyti, kaip pa?ym?jo Helmholtzas, nereikia nei svarstyti ?iedini? proces?, nei daryti prielaidos, kad egzistuoja idealios dujos. 1909 m. ?ymus vokie?i? matematikas Konstantinas Carath?odory paskelb? darb?, kuriame jis pagrind? entropijos egzistavimo princip? ne tyrin?damas reali? termodinamini? sistem? b?senas, o remdamasis matematiniu rei?kini? svarstymu. gr??tamasis ?ilumos perdavimas kaip diferencialiniai daugianariai (Pfaff formos). Dar anks?iau, am?i? sand?roje, prie pana?i? statyb? at?jo N. ?ileris, ta?iau jo darbai liko nepasteb?ti, kol T. Afanas'eva-Ehrenfest 1928 m.

Caratheodory postulatas (adiabatinio nepasiekiamumo postulatas).

Prie kiekvienos sistemos pusiausvyros b?senos galimos jos b?senos, kuri? negalima pasiekti naudojant gr??tam?j? adiabatin? proces?.

Caratheodory teorema teigia, kad jei Pfaff diferencialinis polinomas turi savyb? , kad savavali?kai arti kurio nors ta?ko yra kit? ta?k? , kuri? negalima pasiekti nuosekliais judesiais kelyje , tada yra ?io daugianario ir lyg?i? integruojantys dalikliai ? X i d x i = 0 (\displaystyle \sum X_(i)dx_(i)=0).

M. Planckas kriti?kai vertino Caratheodory metod?. Caratheodory postulatas, jo nuomone, n?ra viena i? akivaizd?i? ir akivaizd?i? aksiom?: „Jame esantis teiginys n?ra visuotinai taikomas gamtos procesams ... . Niekas niekada nereng? eksperiment?, kuri? tikslas b?t? adiabatiniu b?du pasiekti visas gretimas kokios nors konkre?ios b?senos b?senas. Planckas prie?inasi Carath?odory sistemai savo sistema, pagr?sta postulatu: „?ilumos susidarymas per trint? yra negr??tamas“, o tai, jo nuomone, i?semia antrojo termodinamikos d?snio turin?. Tuo tarpu Carath?odory metodas buvo labai ?vertintas T. Afanas'eva-Ehrenfest veikale „Negr??tamumas, vienpusi?kumas ir antrasis termodinamikos d?snis“ (1928). Savo nuostabiame straipsnyje Afanasjeva-Ehrenfest padar? kelet? svarbi? i?vad?, vis? pirma:

1. Pagrindinis antrojo d?snio turinys yra tas, kad elementarus ?ilumos kiekis d Q (\displaystyle \delta Q), kuriuo sistema kei?iasi kvazisistinio proceso metu, gali b?ti pavaizduota kaip T d S (\displaystyle TdS), kur T = f (t) (\displaystyle T=f(t))- universalioji temperat?ros funkcija, vadinama absoliu?ia temperat?ra ir (S) (\displaystyle (S))- sistemos b?senos parametr? funkcija, vadinama entropija. Ai?ku, i?rai?ka d Q = T d S (\displaystyle \delta Q = TdS) turi prasm? entropijos egzistavimo principas.

2. Esminis skirtumas tarp nepusiausvyrini? ir pusiausvyrini? proces? yra tas, kad temperat?ros lauko nehomogeni?kumo s?lygomis galimas sistemos per?jimas ? b?sen? su skirtinga entropija be ?ilumos main? su aplinka. (?is procesas v?liau N. I. Belokono darbuose buvo vadinamas „vidiniu ?ilumos perdavimu“ arba darbinio skys?io ?ilumos perdavimu.). Nepusiausvyros proceso pasekm? izoliuotoje sistemoje yra jos vienpusi?kumas.

3. Vienpusis entropijos pokytis gali b?ti vienodai ?sivaizduojamas kaip tolygus jos did?jimas arba nuolatinis ma??jimas. Fizin?s prielaidos – tokios kaip adiabatinis reali? proces? nepasiekiamumas ir negr??tamumas nei?rei?kia joki? reikalavim? vyraujan?iai spontani?k? proces? srauto kryp?iai.

4. Norint suderinti gautas i?vadas su eksperimentiniais reali? proces? duomenimis, b?tina priimti postulat?, kurio apimt? lemia ?i? duomen? pritaikymo ribos. ?is postulatas yra principas entropijos padid?jimas.

A. Gukhmanas, vertindamas Carath?odory k?ryb?, mano, kad jis „i?siskiria formaliu loginiu grie?tumu ir tobulumu matematine prasme... Tuo pa?iu metu, siekdamas did?iausio bendrumo, Carath?odory suteik? savo sistemai toki? abstrak?i? ir sud?tinga forma, kuri pasirod? esanti beveik neprieinama daugumai to meto fizik?. Kalb?damas apie adiabatinio nepasiekiamumo postulat?, Guchmanas pa?ymi, kad, kaip fizinis principas, jis negali b?ti teorijos, turin?ios visuotin? reik?m?, pagrindu, nes neturi savaime suprantamos savyb?s. „Viskas yra nepaprastai ai?ku, kalbant apie paprast?... sistem?... Ta?iau ?is ai?kumas visi?kai prarandamas bendru heterogenin?s sistemos, komplikuotos chemini? transformacij? ir i?orini? lauk? poveikiu, atveju. Jis taip pat kalba apie tai, koks teisus buvo Afanasiev-Ehrenfest, reikalaudamas visi?kai atskirti entropijos egzistavimo problem? nuo visko, kas susij? su reali? proces? negr??tamumo id?ja. Kalbant apie termodinamikos pagrind? konstravim?, Gukhmanas mano, kad „n?ra nepriklausomos atskiros entropijos egzistavimo problemos. Klausimas susiaurinamas iki id?j? rato, sukurto remiantis vis? kit? energetini? s?veik? tyrimo patirtimi, i?pl?timas ?ilumin?s s?veikos atveju ir baigiamas vienodos formos lygties nustatymu elementariam veiksmo kiekiui. d Q = P d x (\displaystyle dQ = Pdx)?i? ekstrapoliacij? si?lo pati id?j? strukt?ra. Be jokios abejon?s, yra pakankamai pagrindo priimti j? kaip labai tik?tin? hipotez?, taigi postuluoti entropijos egzistavim?.

N.I. Belokonas monografijoje „Termodinamika“ i?samiai i?analizavo daugyb? bandym? pagr?sti antr?j? termodinamikos d?sn? kaip viening? entropijos egzistavimo ir did?jimo princip?, remiantis vien negr??tamumo postulatu. Jis parod?, kad bandymai tok? pateisinim? neatitinka dabartinio termodinamikos i?sivystymo lygio ir negali b?ti pateisinami, pirma, nes i?vada apie entropijos ir absoliu?ios temperat?ros egzistavim? neturi nieko bendra su gamtos rei?kini? (?i? funkcij?) negr??tamumu. egzistuoti nepriklausomai nuo izoliuot? sistem? entropijos padid?jimo ar suma??jimo), antra, stebim? negr??tam? rei?kini? krypties nurodymas suma?ina antrojo termodinamikos d?snio bendrumo lyg? ir, tre?ia, Thomsono-Plancko postulato panaudojim?. negal?jimas visi?kai paversti ?ilum? darbu prie?tarauja sistem? su neigiama absoliu?ia temperat?ra tyrim? rezultatams, kuriuose ?iluma gali b?ti visi?kai paversta darbu, bet darbas negali b?ti visi?kai paverstas ?iluma. Po T. Afanasjevos-Ehrenfesto N.I. Belokonas teigia, kad egzistavimo ir entropijos did?jimo princip? turinio, bendrumo lygio ir apimties skirtumas yra gana akivaizdus:

1. I? entropijos egzistavimo principo i?plaukia keletas svarbi? skirtum? lygtys termodinamika, pla?iai naudojama tiriant termodinaminius procesus ir fizikines med?iagos savybes, o jos mokslin? svarb? vargu ar galima pervertinti.

2. Izoliuot? sistem? entropijos didinimo principas yra teiginys apie negr??tam? gamtoje stebim? rei?kini? t?km?. ?is principas naudojamas sprend?iant apie labiausiai tik?tin? fizikini? proces? ir chemini? reakcij? eigos krypt? ir visa kita nelygyb?s termodinamika.

Kalb?damas apie entropijos egzistavimo principo pagrindim? Schillerio metodu - Carath?odory Belokon pa?ymi, kad konstruojant egzistavimo princip? ?iuo metodu, b?tina naudoti Carath?odory teorem? apie diferencialo integruojan?i? dalikli? egzistavimo s?lygas. daugianario d Q = ? X i d x i = t d Z , (\displaystyle \delta Q=\sum X_(i)dx_(i)=\tau dZ,) ta?iau poreikis naudoti ?i? teorem? „turi b?ti pripa?intas labai g?dingu, nes bendroji nagrin?jamo tipo diferencialini? polinom? teorija (Pfaff formos) kelia tam tikr? sunkum? ir pateikiama tik specialiuose auk?tosios matematikos darbuose“. Daugumoje termodinamikos kurs? Caratheodory teorema pateikiama be ?rodymo arba ?rodymas pateikiamas negrie?ta, supaprastinta forma. .

Analizuodamas pusiausvyros sistem? entropijos egzistavimo principo konstravim? pagal K. Carath?odory schem?, N.I. Belokonas atkreipia d?mes? ? visi?kai nepagr?st? prielaid? apie galimyb? vienu metu ?jungti temperat?r? t (\displaystyle t) ir - veikia ? pusiausvyros sistemos nepriklausom? b?sen? kintam?j? sud?t? ir daro i?vad?, kad kad Carath?odory postulatas yra lygiavertis diferencialini? polinom? integruojan?i? dalikli? egzistavimo bendr?j? s?lyg? grupei. ? X i d x i (\displaystyle \sum X_(i)dx_(i)), bet nepakankamas egzistavimui nustatyti pirminis integruojantis skirstytuvas t (t) = T (\displaystyle \tau (t) = T) t.y. pateisinti absoliu?ios temperat?ros ir entropijos egzistavimo principas . Be to, jis teigia: „Visi?kai akivaizdu, kad konstruojant absoliu?ios temperat?ros ir entropijos egzistavimo princip?, remiantis Caratheodory teorema, reikia naudoti tok? postulat?, kuris b?t? lygiavertis teoremai apie temperat?ros nesuderinamum?. adiabatas ir izoterma...“ ?iose pataisytose konstrukcijose postulatas tampa visi?kai nereikalingas. Carath?odory, kadangi ?is postulatas yra ypatinga b?tinosios teoremos d?l adiabato ir izotermos nesuderinamumo pasekm?.

Metodas N.I. Belokony

Pateisinime pagal N.I. Belokono, antrasis termodinamikos d?snis yra padalintas ? du principus (d?snius):

1. Absoliu?ios temperat?ros ir entropijos egzistavimo principas ( antrasis termostato paleidimas).

2. Entropijos didinimo principas ( antrasis termodinamikos d?snis).

Kiekvienas i? ?i? princip? buvo pagr?stas nepriklausomais postulatais.

• Antrojo termostatinio d?snio postulatas (Belokon).

Temperat?ra yra vienintel? b?senos funkcija, kuri lemia savaiminio ?ilumos perdavimo krypt?, t.y. tarp k?n? ir k?n? element?, kurie n?ra ?ilumin?je pusiausvyroje, vienu metu savaiminis (pagal balans?) ?ilumos perdavimas prie?ingomis kryptimis yra ne?manomas – i? labiau ?kaitusi? k?n? ? ma?iau ?kaitusius ir atvirk??iai. .

Antrojo termostatinio d?snio postulatas yra ypatinga prie?astingumo ir gamtos d?sni? vienareik?mi?kumo i?rai?ka . Pavyzd?iui, jei yra prie?astis, d?l kurios tam tikroje sistemoje ?iluma pereina i? kar?tesnio k?no ? ma?iau ?kaitint?, tai ta pati prie?astis neleis ?ilumai perduoti prie?inga kryptimi ir atvirk??iai. ?is postulatas yra visi?kai simetri?kas negr??tam? rei?kini? krypties at?vilgiu, nes jame n?ra joki? nuorod? apie stebim? negr??tam? rei?kini? krypt? m?s? pasaulyje – teigiam? absoliu?i? temperat?r? pasaulyje.

Antrojo termostatinio d?snio pasekm?s:

I?vada I. Ne?manomas vienu metu(toje pa?ioje teigiam? arba neigiam? absoliu?i? temperat?r? erdv?s ir laiko sistemoje) visi?ko ?ilumos pavertimo darbu ir darbo ?iluma ?gyvendinimas.

II i?vada. (adiabato ir izotermos nesuderinamumo teorema). Pusiausvyros termodinamin?s sistemos, kertan?ios du skirtingus tos pa?ios sistemos adiabatus, izotermoje ?ilumos perdavimas negali b?ti lygus nuliui.

III i?vada (k?n? ?ilumin?s pusiausvyros teorema). Dviej? termi?kai sujungt? k?n? pusiausvyriniuose ?iediniuose procesuose (t I = t I I) (\displaystyle (t_(I) = t_(I)I)), sudarydami adiabati?kai izoliuot? sistem?, abu k?nai gr??ta ? pradin? adiabat? ir ? pradin? b?sen? vienu metu.

Remiantis antrojo termostat? d?snio postulato pasekm?mis, N.I. Belokonas pasi?l? sukurti absoliu?ios temperat?ros ir entropijos egzistavimo princip? gr??tamiems ir negr??tamiems procesams. d Q = d Q * + Q * * T d S (\displaystyle \delta Q=\delta Q^(*)+Q^(**)TdS)

• Antrojo termodinamikos d?snio postulatas (entropijos did?jimo principas).

Antrojo termodinamikos d?snio postulatas si?lomas kaip teiginys, kuris nustato vieno i? b?ding? rei?kini? krypt? m?s? teigiam? absoliu?i? temperat?r? pasaulyje:

Darbas gali b?ti tiesiogiai ir visi?kai paver?iamas ir ?ildomas trinties arba elektrinio ?ildymo b?du.

I?vada I. ?ilumos negalima visi?kai paversti darbu.(i?skirtos Perpetuum mobile II genties principas):

i < 1 {\displaystyle \eta <1}

II i?vada. Bet kurio negr??tamo ?iluminio variklio (atitinkamai variklio arba ?aldytuvo) efektyvumas arba au?inimo paj?gumas esant tam tikroms i?orini? ?altini? temperat?roms visada yra ma?esnis nei reversini? ma?in?, veikian?i? tarp t? pa?i? ?altini?, efektyvumas arba au?inimo paj?gumas.

Tikr? ?ilumos varikli? efektyvumo ir au?inimo galios suma??jimas yra susij?s su pusiausvyros proces? srauto pa?eidimu (nepusiausvyrinis ?ilumos perdavimas d?l ?ilumos ?altini? ir darbinio skys?io temperat?r? skirtumo) ir negr??tamu darbo pavertimu ?iluma. (trinties nuostoliai ir vidin?s var?os).

I? ?io antrojo termostatinio d?snio I pasekm?s ir pasekm?s tiesiogiai i?plaukia, kad ne?manoma realizuoti I ir II tipo Perpetuum mobile. Remiantis antrojo termodinamikos d?snio postulatu, antrojo klasikin?s termodinamikos d?snio matematin? i?rai?ka gali b?ti pagr?sta kaip vieningas entropijos egzistavimo ir did?jimo principas:

D S >= d Q * T (\displaystyle dS\geq (\frac (\delta Q^(*))(T)))

Yra keletas antrojo termodinamikos d?snio formuluo?i?, kuri? autoriai yra vokie?i? fizikas, mechanikas ir matematikas Rudolfas Clausius ir brit? fizikas ir mechanikas Williamas Thomsonas, Lordas Kelvinas. I?ori?kai jie skiriasi, ta?iau j? esm? ta pati.

Klausijaus postulatas

Rudolfas Julius Emmanuelis Clausius

Antrasis termodinamikos d?snis, kaip ir pirmasis, taip pat i?vestas empiri?kai. Pirmosios antrojo termodinamikos d?snio formuluot?s autoriumi laikomas vokie?i? fizikas, mechanikas ir matematikas Rudolfas Clausius.

« ?iluma negali pati savaime pereiti i? ?alto k?no ? kar?t?. “. ?is teiginys, kur? Clasius pavadino " termin? aksioma“, buvo suformuluotas 1850 m. darbe „Apie ?ilumos varom?j? j?g? ir d?snius, kuriuos i? to galima gauti ?ilumos teorijai“.„?inoma, ?iluma perduodama tik i? auk?tesn?s temperat?ros k?no ? ?emesn?s temperat?ros k?n?. Prie?inga kryptimi spontani?kas ?ilumos perdavimas ne?manomas. Tokia ir prasm? Klausijaus postulatas , kuris nulemia antrojo termodinamikos d?snio esm?.

Gr??tamieji ir negr??tami procesai

Pirmasis termodinamikos d?snis parodo kiekybin? ry?? tarp sistemos gaunamos ?ilumos, jos vidin?s energijos poky?io ir sistemos atliekamo darbo i?oriniuose k?nuose. Ta?iau jis neatsi?velgia ? ?ilumos perdavimo krypt?. Ir galima daryti prielaid?, kad ?iluma gali b?ti perduodama ir i? kar?to k?no ? ?alt?, ir atvirk??iai. Tuo tarpu i? tikr?j? taip n?ra. Jei lie?iasi du k?nai, ?iluma visada perduodama i? kar?tesnio k?no ? v?sesn?. Ir ?is procesas vyksta savaime. Tokiu atveju i?oriniuose k?nuose, supan?i? besilie?ian?ius k?nus, poky?i? nevyksta. Toks procesas, kuris vyksta neatliekant darbo i? i?or?s (be i?orini? j?g? ?siki?imo), vadinamas spontani?kas . Jis gali b?ti gr??tamasis ir negr??tamas.

Spontani?kai atv?s?s, kar?tas k?nas perduoda savo ?ilum? aplinkiniams ?altesniems k?nams. O ?altas k?nas savaime niekada ne?kais. Termodinamin? sistema ?iuo atveju negali gr??ti ? pradin? b?sen?. Toks procesas vadinamas negr??tamas . Negr??tami procesai vyksta tik viena kryptimi. Beveik visi spontani?ki procesai gamtoje yra negr??tami, kaip ir laikas yra negr??tamas.

gr??tamasis vadinamas termodinaminiu procesu, kurio metu sistema pereina i? vienos b?senos ? kit?, bet gali gr??ti ? pradin? b?sen?, pereidama atvirk?tine tvarka per tarpines pusiausvyros b?senas. Tokiu atveju visi sistemos parametrai atkuriami ? pradin? b?sen?. Daugiausia darbo duoda gr??tamieji procesai. Ta?iau i? tikr?j? j? ne?manoma realizuoti, galima tik prie j? prieiti, nes jie vyksta be galo l?tai. Praktikoje toks procesas susideda i? i?tisini? nuosekli? pusiausvyros b?sen? ir vadinamas kvazistatinis. Visi kvazistatiniai procesai yra gr??tami.

Tomsono (Kelvino) postulatas

Viljamas Tomsonas, lordas Kelvinas

Svarbiausias termodinamikos u?davinys – ?ilumos pagalba gauti did?iausi? darbo kiek?. Darbas lengvai paver?iamas ?iluma visi?kai be jokio atlygio, pavyzd?iui, trinties pagalba. Ta?iau atvirk?tinis ?ilumos pavertimo darbu procesas n?ra baigtas ir ne?manomas negaunant papildomos energijos i? i?or?s.

Reikia pasakyti, kad ?ilumos perdavimas i? ?altesnio k?no ? ?iltesn? yra ?manomas. Toks procesas vyksta, pavyzd?iui, m?s? nam? ?aldytuve. Ta?iau tai negali b?ti spontani?ka. Kad jis tek?t?, reikia tur?ti kompresori?, kuris distiliuot? tok? or?. Tai rei?kia, kad atvirk?tiniam procesui (au?inimui) reikalingas energijos tiekimas i? i?or?s. “ Ne?manoma be kompensacijos perduoti ?ilumos i? ?emesn?s temperat?ros k?no ».

1851 m. brit? fizikas ir mechanikas Williamas Thomsonas lordas Kelvinas pateik? kitoki? antrojo d?snio formuluot?. Tomsono (Kelvino) postulatas skelbia: „N?ra ?iedinio proceso, kurio vienintelis rezultatas b?t? darbo gamyba au?inant ?ilumos rezervuar?“ . Tai yra, ne?manoma sukurti cikli?kai veikian?io variklio, d?l kurio b?t? atliktas teigiamas darbas d?l jo s?veikos tik su vienu ?ilumos ?altiniu. Juk jei b?t? ?manoma, ?iluminis variklis gal?t? dirbti naudodamas, pavyzd?iui, vandenyn? energij? ir visi?kai j? paversdamas mechaniniu darbu. D?l to vandenynas atv?st? d?l energijos suma??jimo. Ta?iau kai tik jo temperat?ra b?t? ?emesn? u? aplinkos temperat?r?, tur?t? ?vykti savaiminis ?ilumos perdavimo procesas i? ?altesnio k?no ? kar?tesn?. Ta?iau toks procesas ne?manomas. Tod?l ?ilumos variklio darbui reikalingi bent du skirtingos temperat?ros ?ilumos ?altiniai.

Perpetuum mobile antrojo tipo

?ilumos varikliuose ?iluma paver?iama naudingu darbu tik pereinant i? kar?to k?no ? ?alt?. Kad toks variklis veikt?, jame susidaro temperat?r? skirtumas tarp au?inimo kriaukl?s (?ildytuvo) ir radiatoriaus (?aldytuvo). ?ildytuvas perduoda ?ilum? darbiniam skys?iui (pavyzd?iui, dujoms). Darbinis k?nas ple?iasi ir dirba. Ta?iau ne visa ?iluma paver?iama darbu. Dalis jo perkeliama ? ?aldytuv?, o dalis, pavyzd?iui, tiesiog patenka ? atmosfer?. Tada, norint gr??inti darbinio skys?io parametrus ? pradines vertes ir prad?ti cikl? i? naujo, darbin? skyst? reikia pa?ildyti, tai yra, ?ilum? reikia paimti i? ?aldytuvo ir perkelti ? ?ildytuv?. Tai rei?kia, kad ?iluma turi b?ti perkelta i? ?alto k?no ? ?iltesn?. Ir jei ?? proces? b?t? galima atlikti be energijos tiekimo i? i?or?s, gautume antros r??ies am?in?j? varikl?. Bet kadangi pagal antr?j? termodinamikos d?sn? tai ne?manoma, tai taip pat ne?manoma sukurti antrojo tipo am?inojo varymo ma?inos, kuri visi?kai paverst? ?ilum? darbu.

Lygiavert?s antrojo termodinamikos d?snio formul?s:

1. Ne?manomas procesas, kurio vienintelis rezultatas yra visos sistemos gaunamos ?ilumos pavertimas darbu.
2. Ne?manoma sukurti antrojo tipo am?inojo judesio.

Carnot principas

Nicolas Leonardas Sadie Carnot

Bet jei ne?manoma sukurti am?inojo variklio, tai galima organizuoti ?ilumos variklio veikimo cikl? taip, kad efektyvumas (na?umo koeficientas) b?t? maksimalus.

1824 m., gerokai prie? tai, kai Clausius ir Thomson suformulavo savo postulatus, kurie apibr??? antr?j? termodinamikos d?sn?, pranc?z? fizikas ir matematikas Nicolas L?onard Sadi Carnot paskelb? savo darb?. „Apm?stymai apie ugnies varom?j? j?g? ir ma?inas, galin?ias i?vystyti ?i? j?g?“. Termodinamikoje jis laikomas pagrindiniu. Mokslininkas atliko tuo metu egzistavusi? garo ma?in?, kuri? efektyvumas siek? tik 2 proc., analiz? ir apib?dino idealaus ?iluminio variklio veikim?.

Vandens variklyje vanduo veikia krisdamas i? auk??io. Pagal analogij? Carnot pasi?l?, kad ?iluma taip pat gali atlikti darb?, pereinant nuo kar?to k?no prie ?altesnio. Tai rei?kia, kad norint?ilumos variklis veik?, jame tur?t? b?ti 2 skirtingos temperat?ros ?ilumos ?altiniai. ?is teiginys vadinamas Carnot principas . Ir buvo vadinamas mokslininko sukurtas ?ilumos variklio veikimo ciklas Carnot ciklas .

Carnot sugalvojo ideal? ?ilumos varikl?, kuris gal?t? veikti geriausi? ?manom? darb? d?l jai tiekiamos ?ilumos.

Carnot apra?ytas ?ilumos variklis susideda i? ?ildytuvo, turin?io temperat?r? T N , darbinis skystis ir ?aldytuvas su temperat?ra T X .

Carnot ciklas yra apvalus gr??tamasis procesas ir apima 4 etapus – 2 izoterminius ir 2 adiabatinius.

Pirmoji pakopa A->B yra izotermin?. Tai vyksta esant tokiai pa?iai ?ildytuvo ir darbinio skys?io temperat?rai T N . Kontakto metu ?ilumos kiekis K H yra perduodamas i? ?ildytuvo ? darbin? skyst? (dujas balione). Dujos ple?iasi izotermi?kai ir atlieka mechanin? darb?.

Kad procesas b?t? cikli?kas (nepertraukiamas), dujos turi b?ti gr??intos ? pradinius parametrus.

Antrame B->C ciklo etape darbinis skystis ir ?ildytuvas yra atskiriami. Dujos toliau ple?iasi adiabati?kai, nekei?iant ?ilumos su aplinka. Tuo pa?iu metu jo temperat?ra suma?inama iki ?aldytuvo temperat?ros. T X ir toliau dirba.

Tre?iajame etape C->D darbinis skystis, turintis temperat?r? T X , lie?iasi su ?aldytuvu. Veikiant i?orinei j?gai, jis yra izotermi?kai suspaustas ir i?skiria ?ilumos kiek? Q X ?aldytuvas. Prie jo vyksta darbas.

Ketvirtajame etape G -> A darbinis skystis bus atskirtas nuo ?aldytuvo. Veikiant i?orinei j?gai, jis adiabati?kai suspaud?iamas. Prie jo vyksta darbas. Jo temperat?ra tampa lygi ?ildytuvo temperat?rai T N .

Darbo k?nas gr??ta ? pradin? b?sen?. Apvalus procesas baigiasi. Prasideda naujas ciklas.

K?no ma?inos, veikian?ios pagal Carnot cikl?, efektyvumas yra toks:

Tokios ma?inos efektyvumas nepriklauso nuo jos konstrukcijos. Tai priklauso tik nuo temperat?ros skirtumo tarp ?ildytuvo ir ?aldytuvo. O jei ?aldytuvo temperat?ra yra absoliutus nulis, tai efektyvumas bus 100%. Kol kas niekam nepavyko nieko geresnio sugalvoti.

Deja, prakti?kai tokios ma?inos sukurti ne?manoma. Tikri gr??tami termodinaminiai procesai gali priart?ti prie ideali? tik su skirtingu tikslumo laipsniu. Be to, tikrame ?ilumos variklyje visada bus ?ilumos nuostoli?. Tod?l jo naudingumo koeficientas bus ma?esnis u? idealaus ?iluminio variklio, veikian?io pagal Carnot cikl?, efektyvum?.

Carnot ciklo pagrindu buvo pastatyti ?vair?s techniniai ?renginiai.

Jei Carnot ciklas bus vykdomas atvirk?tine tvarka, tada bus gauta ?aldymo ma?ina. Juk darbinis skystis pirmiausia paims ?ilum? i? ?aldytuvo, tada pavers cikl? sugai?t? darb? ?iluma, o tada atiduos ?i? ?ilum? ?ildytuvui. Taip veikia ?aldytuvai.

Atvirk?tinis Carnot ciklas taip pat yra ?ilumos siurbli? pagrindas. Tokie siurbliai perduoda energij? i? ?emos temperat?ros ?altini? auk?tesn?s temperat?ros vartotojui. Ta?iau skirtingai nei ?aldytuve, kuriame i?gauta ?iluma i?leid?iama ? aplink?, ?ilumos siurblyje ji perduodama vartotojui.

§6 Entropija

Paprastai bet koks procesas, kurio metu sistema pereina i? vienos b?senos ? kit?, vyksta taip, kad ne?manoma ?io proceso atlikti prie?inga kryptimi, kad sistema pereit? per tas pa?ias tarpines b?senas be joki? aplinkini? k?n? poky?i?. Taip yra d?l to, kad procese dalis energijos i?sisklaido, pavyzd?iui, d?l trinties, radiacijos ir pan. Beveik visi procesai gamtoje yra negr??tami. Bet kuriame procese prarandama dalis energijos. Energijos sklaidai apib?dinti ?vedama entropijos s?voka. ( Entropijos vert? charakterizuoja sistemos ?ilumin? b?sen? ir lemia ?ios k?no b?kl?s ?gyvendinimo tikimyb?. Kuo labiau tik?tina duotoji b?sena, tuo didesn? entropija.) Visus nat?ralius procesus lydi entropijos padid?jimas. Entropija i?lieka pastovi tik tuo atveju, kai idealizuotas gr??tamasis procesas vyksta u?daroje sistemoje, tai yra sistemoje, kurioje n?ra energijos main? su i?oriniais ?ios sistemos k?nais.

Entropija ir jos termodinamin? reik?m?:

Entropija- tai tokia sistemos b?senos funkcija, kurios begalinis pokytis gr??tamajame procese yra lygus ?iame procese ?vedamos be galo ma?o ?ilumos kiekio ir temperat?ros, kurioje ji buvo ?vedama, santykiui.

Galutiniame gr??tamajame procese entropijos pokytis gali b?ti apskai?iuojamas naudojant formul?:

kur integralas paimamas i? pradin?s sistemos b?senos 1 ? galutin? b?sen? 2.

Kadangi entropija yra b?senos funkcija, tai integralo savyb?yra jo nepriklausomumas nuo kont?ro (kelio), kuriuo jis skai?iuojamas, formos, tod?l integral? lemia tik pradin? ir galutin? sistemos b?senos.

• Bet kuriame gr??tamajame entropijos kitimo procese yra 0

(1)

• Termodinamika tai ?rodoSsistema, sudaranti negr??tam? cikl?, did?ja

D S> 0 (2)

I?rai?kos (1) ir (2) taikomos tik u?daroms sistemoms, ta?iau jei sistema kei?ia ?ilum? su i?orine aplinka, tada josSgali elgtis bet kaip.

Santykiai (1) ir (2) gali b?ti pavaizduoti kaip Clausius nelygyb?

?S >= 0

tie. u?daros sistemos entropija gali arba padid?ti (negr??tam? proces? atveju), arba i?likti pastovi (gr??tam? proces? atveju).

Jei sistema atlieka pusiausvyros per?jim? i? 1 b?senos ? b?sen? 2, tada entropija pasikei?ia

kur dU ir dApara?yta konkre?iam procesui. Pagal ?i? formul? DSnustatomas iki adityvin?s konstantos. Fizin? reik?m? turi ne pati entropija, o entropij? skirtumas. Raskime entropijos pokyt? ideali? duj? procesuose.

tie. entropijos poky?iaiS D S 1->2 ideali? duj? per?jimo i? 1 b?senos ? 2 b?sen? metu, nepriklauso nuo proceso tipo.

Nes adiabatiniam procesui dK = 0, tada ? S= 0 => S= konst , tai yra, adiabatinis gr??tamasis procesas vyksta esant pastoviai entropijai. Tod?l jis vadinamas izentropiniu.

Izoterminio proceso metu (T= const ; T 1 = T 2 : )

Izochoriniame procese (V= const ; V 1 = V 2 ; )

Entropija turi adityvumo savyb?: sistemos entropija lygi ? sistem? ?traukt? k?n? entropij? sumai.S = S 1 + S 2 + S 3 + ... Kokybinis molekuli? ?iluminio jud?jimo skirtumas nuo kit? jud?jimo form? yra jo atsitiktinumas, netvarkingumas. Tod?l, norint apib?dinti ?ilumin? jud?jim?, b?tina ?vesti kiekybin? molekulinio sutrikimo laipsnio mat?. Jei atsi?velgsime ? bet kuri? makroskopin? k?no b?sen? su tam tikromis vidutin?mis parametr? vert?mis, tai yra ka?kas kita, nei nuolatinis artim? mikrob?sen?, kurios skiriasi viena nuo kitos molekuli? pasiskirstymu skirtingose t?rio dalyse ir viduje, kaita. energija, paskirstyta tarp molekuli?. ?i? nuolat kintan?i? mikrob?sen? skai?ius apib?dina visos sistemos makroskopin?s b?kl?s sutrikimo laipsn?,wvadinama tam tikros mikrob?senos termodinamine tikimybe. Termodinamin? tikimyb?wsistemos b?senos yra b?d?, kuriais galima realizuoti tam tikr? makroskopin?s sistemos b?sen?, skai?ius arba mikrob?sen?, ?gyvendinan?i? tam tikr? mikrob?sen?, skai?ius (w>= 1 ir matematin? tikimyb? <= 1 ).

Sutar?me, kad ?vykio netik?tumo mat? imsime jo tikimyb?s logaritm?, paimt? su minuso ?enklu: b?senos netik?tumas lygus =-

Anot Boltzmanno, entropijaSsistemos ir termodinamin? tikimyb? yra susijusios taip:

kur - Boltzmanno konstanta (). Taigi entropija nustatoma pagal b?sen?, kuriomis galima realizuoti tam tikr? mikrob?sen?, skai?iaus logaritmas. Entropija gali b?ti laikoma t/d sistemos b?senos tikimyb?s matu. Boltzmanno formul? leid?ia entropijai pateikti tok? statistin? ai?kinim?. Entropija yra sistemos sutrikimo matas. I? ties?, kuo daugiau mikrob?sen? realizuoja tam tikr? mikrob?sen?, tuo didesn? entropija. Sistemos pusiausvyros b?senoje - labiausiai tik?tinoje sistemos b?senoje - mikrob?sen? skai?ius yra did?iausias, o entropija taip pat yra did?iausia.

Nes real?s procesai yra negr??tami, tuomet galima teigti, kad visi procesai u?daroje sistemoje lemia jos entropijos did?jim? – entropijos didinimo princip?. Statistin?je entropijos interpretacijoje tai rei?kia, kad procesai u?daroje sistemoje eina mikrob?sen? skai?iaus did?jimo kryptimi, kitaip tariant, i? ma?iau tik?tin? b?sen? ? labiau tik?tinas, kol b?senos tikimyb? tampa maksimali.

§7 Antrasis termodinamikos d?snis

Pirmasis termodinamikos d?snis, i?rei?kiantis energijos tverm?s ir energijos transformacijos d?sn?, neleid?ia nustatyti t/d proces? t?km?s krypties. Be to, galima ?sivaizduoti aib? proces?, kurie neprie?taraujaa?m / d prad?ia, kurioje kaupiama energija, ta?iau gamtoje jos nerealizuojamos. Galimos antrosios prad?ios t/d formuluot?s:

1) u?daros sistemos entropijos did?jimo negr??tam? proces? metu d?snis: bet koks negr??tamas procesas u?daroje sistemoje vyksta taip, kad sistemos entropija did?ja DS>= 0 (negr??tamas procesas) 2) DS>= 0 (S= 0 gr??tamiesiems ir DS>= 0 negr??tamam procesui)

Procesuose, vykstan?iuose u?daroje sistemoje, entropija nema??ja.

2) I? Boltzmanno formul?s S = , tod?l entropijos padid?jimas rei?kia sistemos per?jim? i? ma?iau tik?tinos b?senos ? labiau tik?tin?.

3) Pagal Kelvin?: ne?manomas ?iedinis procesas, kurio vienintelis rezultatas – i? ?ildytuvo gaunamos ?ilumos pavertimas jai lygiaver?iu darbu.

4) Pagal Clausius: ne?manomas ?iedinis procesas, kurio vienintelis rezultatas yra ?ilumos perdavimas i? ma?iau ?kaitusio k?no ? labiau ?kaitint?.

T/d sistemoms apib?dinti esant 0 K, naudojama Nernsto-Plancko teorema (tre?iasis t/d d?snis): vis? pusiausvyros k?n? entropija linkusi ? nul?, kai temperat?ra art?ja prie 0 K.

I? teoremos Nernst-Planck vadovaujasi tuoC p= C v = 0 ties 0 ?

§8 ?ilumin?s ir ?aldymo ma?inos.

Carnot ciklas ir jo efektyvumas

I? antrojo t / d d?snio formulavimo pagal Kelvin? i?plaukia, kad antrojo tipo am?inasis variklis yra ne?manomas. (Am?inasis variklis yra periodi?kai veikiantis variklis, kuris veikia au?indamas vien? ?ilumos ?altin?.)

Termostatas- tai t / d sistema, kuri gali keistis ?iluma su k?nais nekeisdama temperat?ros.

?ilumos variklio veikimo principas: i? termostato su temperat?ra T 1 - ?ildytuvas, ?ilumos kiekis paimamas per cikl?K 1 ir termostatas su temperat?ra T 2 (T 2 < T 1) - ?aldytuvas, per cikl? perduodamos ?ilumos kiekisK 2 , dirbant darb? BET = K 1 - K 2

?iedinis procesas arba ciklas yra procesas, kurio metu sistema, per?jusi eil? b?sen?, gr??ta ? pradin? b?sen?. B?senos diagramoje ciklas pavaizduotas u?dara kreive. Ideali?j? duj? atliekamas ciklas gali b?ti skirstomas ? pl?timosi (1-2) ir suspaudimo (2-1) procesus, pl?timosi darbas yra teigiamas BET 1-2 > 0, nesV 2 > V 1 , suspaudimo darbas yra neigiamas BET 1-2 < 0, т.к. V 2 < V 1 . Tod?l duj? atliktas darbas per cikl? nustatomas pagal plot?, kur? dengia u?dara 1-2-1 kreiv?. Jei teigiamas darbas atliekamas cikle (ciklas vyksta pagal laikrod?io rodykl?), tai ciklas vadinamas tiesioginiu, jei atvirk?tinis (ciklas vyksta prie? laikrod?io rodykl?).

tiesioginis ciklas naudojami ?iluminiuose varikliuose – periodi?kai veikiantys varikliai, kurie atlieka darbus d?l i? i?or?s gaunamos ?ilumos. Atvirk?tinis ciklas naudojamas ?aldymo ma?inose – periodi?kai veikian?iuose ?renginiuose, kuriuose d?l i?orini? j?g? darbo ?iluma perduodama auk?tesn?s temperat?ros k?nui.

D?l ?iedinio proceso sistema gr??ta ? pradin? b?sen?, tod?l bendras vidin?s energijos pokytis yra lygus nuliui. TadaІ prad?ti t/d ?iediniam procesui

K= D U+ A= A,

Tai yra, per cikl? atliktas darbas yra lygus ?ilumos kiekiui, gautam i? i?or?s, bet

K= K 1 - K 2

K 1 - kiekis sistemos gaunama ?iluma,

K 2 - kiekis sistemos skleid?iama ?iluma.

?iluminis efektyvumas apvaliam procesui yra lygus sistemos atlikto darbo ir ? sistem? tiekiamos ?ilumos kiekio santykiui:

Jei i = 1, s?lygaK 2 = 0, t.y. ?ilumos variklis turi tur?ti vien? ?ilumos ?altin?K 1 , bet tai prie?tarauja antrajam t/d d?sniui.

?aldymo ma?inoje naudojamas atvirk?tinis procesas, nei vyksta ?iluminiame variklyje.

I? termostato su temperat?ra T 2 atimamas ?ilumos kiekisK 2 ir perduodama ? termostat? su temperat?raT 1 , ?ilumos kiekisK 1 .

K= K 2 - K 1 < 0, следовательно A< 0.

Neatlikus darbo ne?manoma paimti ?ilumos i? ma?iau ?kaitusio k?no ir atiduoti kar?tesniam.

Remdamasis antruoju t/d d?sniu, Carnot i?ved? teorem?.

Carnot teorema: vis? periodi?kai veikian?i? ?ilumini? varikli?, kuri? ?ildytuvo temperat?ra vienoda ( T 1) ir ?aldytuvus ( T 2), did?iausias efektyvumas. turi reversines ma?inas. K.P.D. reversin?s ma?inos u? vienod? T 1 ir T 2 yra lyg?s ir nepriklauso nuo darbinio skys?io pob?d?io.

Darbinis k?nas yra k?nas, kuris atlieka ?iedin? proces? ir kei?iasi energija su kitais k?nais.

Carnot ciklas yra ekonomi?kiausias gr??tamasis ciklas, susidedantis i? 2 izoterm? ir 2 adiabat?.

1-2-izoterminis pl?timasis ties T 1 ?ildytuvas; ?iluma tiekiama ? dujasK 1 ir darbas atliktas

2-3 - adiabatas. ple?iasi, veikia dujosA 2-3 >0 vir? i?orini? k?n?.

3-4 izoterminis suspaudimas ties T 2 ?aldytuvai; ?iluma atimamaK 2 ir darbas atliktas;

4-1-adiabatinis suspaudimas, darbas atliekamas su dujomis A 4-1 <0 внешними телами.

Izoterminio proceso metuU= const , taigi K 1 = A 12

1

Su adiabatiniu i?sipl?timuK 2-3 = 0, ir darbas dujomis A 23 atliekama vidine energija A 23 = - U

?ilumos kiekisK 2 , kuri? dujos atiduoda ?aldytuvui izoterminio suspaudimo metu yra lygus suspaudimo darbui BET 3-4

2

Adiabatinio suspaudimo darbas

Darbas atliekamas ?iediniu b?du

A = A 12 + A 23 + A 34 + A 41 = K 1 + A 23 - K 2 - A 23 = K 1 - K 2

ir yra lygus 1-2-3-4-1 kreiv?s plotui.

?iluminis efektyvumas Carnot ciklas

I? 2-3 ir 3-4 proces? adiabatin?s lygties gauname

Tada

tie. efektyvum? Carnot cikl? lemia tik ?ildytuvo ir au?intuvo temperat?ra. Nor?dami padidinti efektyvum? reikia padidinti skirtum? T 1 - T 2 .

******************************************************* ******************************************************

Iliustracijoje kair?je: krik??ioni? konservatori? protestas prie? antr?j? termodinamikos d?sn?. U?ra?ai plakatuose: perbrauktas ?odis „entropija“; „A? nepriimu pagrindini? mokslo ir balsavimo princip?“.

ANTROJI TERMODINAMIKOS IR K?RYBOS KLAUSIM? KILM?

2000-?j? prad?ioje ant Kapitolijaus laipt? (Kanzasas, JAV) susirinko grupel? konservatyvi? krik??ioni?, reikalavusi? panaikinti fundamental? mokslin? princip? – antr?j? termodinamikos d?sn? (?r. nuotrauk? kair?je). To prie?astis buvo j? ?sitikinimas, kad ?is fizinis d?snis prie?tarauja j? tik?jimui K?r?ju, nes prana?auja Visatos kar??io mirt?. Piketuotojai teig? nenorintys gyventi pasaulyje, judan?iame tokios ateities link, ir to mokyti savo vaik?. Kampanijos prie? antr?j? termodinamikos d?sn? vadovaujamas ne kas kitas, o Kanzaso valstijos senatorius, kuris mano, kad ?is d?snis „kelia gr?sm? m?s? vaik? supratimui apie visat? kaip pasaul?, sukurt? geranori?ko ir mylin?io Dievo“.

Paradoksalu, bet toje pa?ioje JAV kita krik??ioni?ka kryptis – kreacionistai, vadovaujami K?rybos tyrim? instituto prezidento Duane'o Gisho, prie?ingai, antr?j? termodinamikos d?sn? ne tik laiko moksliniu, bet ir uoliai ? j? kreipiasi nor?dami ?rodyti. kad pasaul? suk?r? Dievas . Vienas i? pagrindini? j? argument? yra tai, kad gyvyb? negali atsirasti spontani?kai, nes viskas aplink yra linkusi spontani?kai naikinti, o ne kurti.

Atsi?velgiant ? tok? ry?k? ?i? dviej? krik??ioni?k? kryp?i? prie?taravim?, kyla nat?ralus klausimas – kuri i? j? teisinga? Ir ar kas nors teisus?

?iame straipsnyje svarstysime, kur galima, o kur ne?manoma pritaikyti antr?j? termodinamikos d?sn? ir kaip jis susij?s su tik?jimo K?r?ju klausimais.

Termodinamika yra fizikos ?aka, tirianti ?ilumos ir kit? energijos form? santykius ir transformacijas. Jis pagr?stas keliais pagrindiniais principais, vadinamais termodinamikos principais (kartais d?sniais). Tarp j? bene garsiausia yra antroji prad?ia.

Antrasis termodinamikos d?snis, be pirmiau min?t?, turi ir kit? formuluo?i?. B?tent apie vien? i? j? sukasi visi m?s? min?ti k?rimo gin?ai. ?i formuluot? susijusi su entropijos s?voka, su kuria tur?sime susipa?inti.

Entropija(pagal vien? i? apibr??im?) yra sistemos netvarkingumo arba atsitiktinumo rodiklis. Paprastais ?od?iais tariant, kuo daugiau chaoso vyrauja sistemoje, tuo didesn? jos entropija. Termodinamin?se sistemose entropija yra didesn?, tuo chaoti?kesnis yra sistem? sudaran?i? med?iag? daleli? (pavyzd?iui, molekuli?) jud?jimas.

Laikui b?gant mokslininkai suprato, kad entropija yra platesn? s?voka ir gali b?ti taikoma ne tik termodinamin?ms sistemoms. Apskritai, bet kurioje sistemoje yra tam tikras chaosas, kuris gali keistis – did?ti arba ma??ti. ?iuo atveju dera kalb?ti apie entropij?. ?tai keletas pavyzd?i?:

· Stiklin? vandens. Jei vanduo u??alo ir virto ledu, tada jo molekul?s susijungia ? kristalin? gardel?. Tai atitinka didesn? tvark? (ma?esn? entropij?) nei b?sena, kai vanduo i?tirpsta ir molekul?s juda atsitiktinai. Ta?iau i?tirp?s vanduo vis tiek i?laiko tam tikr? form? – stikl?, kuriame jis yra. Jei vanduo i?garinamas, molekul?s juda dar intensyviau ir u?ima vis? joms suteikt? t?r?, jud?damos dar chaoti?kiau. Taigi entropija dar labiau padid?ja.

· Saul?s sistema. Jame irgi galima pasteb?ti ir tvark?, ir netvark?. Planetos juda savo orbitomis taip tiksliai, kad astronomai gali numatyti j? pad?t? bet kuriuo metu t?kstantme?iams ? priek?. Ta?iau Saul?s sistemoje yra keletas asteroid? dir??, kurie juda chaoti?kiau – jie susiduria, l??ta, kartais nukrenta ant kit? planet?. Remiantis kosmolog? prielaidomis, i? prad?i? visa Saul?s sistema (i?skyrus pa?i? Saul?) buvo u?pildyta tokiais asteroidais, i? kuri? v?liau susiformavo kietos planetos, o ?ie asteroidai jud?jo dar chaoti?kiau nei dabar. Jei tai tiesa, tada Saul?s sistemos (i?skyrus pa?i? Saul?) entropija i? prad?i? buvo didesn?.

· galaktika. Galaktika sudaryta i? ?vaig?d?i?, judan?i? aplink jos centr?. Ta?iau ir ?ia yra tam tikra netvarka: ?vaig?d?s kartais susiduria, kei?ia jud?jimo krypt?, o d?l abipus?s orbit? ?takos j? orbitos n?ra idealios, jos kei?iasi kiek chaoti?kai. Taigi ?ioje sistemoje entropija n?ra lygi nuliui.

· Vaik? kambarys. Tiems, kurie turi ma?? vaik?, entropijos padid?jimas gana da?nai pastebimas savo akimis. Jiems atlikus valym?, bute vie?patauja santykin? tvarka. Ta?iau pakanka keli? valand? (o kartais ir ma?iau), kai vienas ar du vaikai ten b?na budrumo b?senoje, kad ?io buto entropija gerokai padid?t?...

Jei paskutinis pavyzdys privert? jus ?ypsotis, grei?iausiai supratote, kas yra entropija.

Gr??tant prie antrojo termodinamikos d?snio, primename, kad, kaip min?jome, jis turi kit? formuluot?, susijusi? su entropijos s?voka. Tai skamba taip: entropija negali ma??ti izoliuotoje sistemoje. Kitaip tariant, bet kurioje sistemoje, kuri yra visi?kai atskirta nuo supan?io pasaulio, sutrikimas negali savaime ma??ti: jis gali tik did?ti arba, kra?tutiniais atvejais, i?likti tame pa?iame lygyje.

Jei ledo kubel? ?d?site ? ?ilt? u?rakint? patalp?, po kurio laiko jis i?tirps. Ta?iau susidar?s vandens telkinys ?ioje patalpoje niekada savaime nesuskils ? ledo kub?. Ten atidarykite kvepal? buteliuk?, ir kvapas pasklis po vis? kambar?. Bet niekas neprivers jo gr??ti ? buteliuk?. U?dekite ten ?vak? ir ji perdegs, bet niekas neprivers d?m? v?l pavirsti ?vake. Visi ?ie procesai yra kryptingi ir negr??tami. Tokio ne tik ?ioje patalpoje, bet ir visoje Visatoje vykstan?i? proces? negr??tamumo prie?astis slypi b?tent antrajame termodinamikos d?snyje.

Ta?iau ?is d?snis, nepaisant savo akivaizdaus paprastumo, yra vienas sunkiausi? ir da?nai neteisingai suprantam? klasikin?s fizikos d?sni?. Faktas yra tas, kad jo formuluot?je yra vienas ?odis, kuriam kartais skiriama nepakankamai d?mesio - ?odis „izoliuotas“. Pagal antr?j? termodinamikos d?sn? entropija (chaosas) negali ma??ti tik izoliuotose sistemose. Tai yra ?statymas. Ta?iau kitose sistemose tai neb?ra d?snis, o entropija jose gali tiek did?ti, tiek ma??ti.

Kas yra izoliuota sistema? Pa?i?r?kime, koki? tip? sistemos termodinamikos po?i?riu paprastai egzistuoja:

· Atviras. Tai sistemos, kurios kei?iasi med?iaga (ir galb?t energija) su i?oriniu pasauliu. Pavyzdys: automobilis (vartoja benzin?, or?, gamina ?ilum?).

· U?daryta. Tai sistemos, kurios nesikei?ia materija su aplinkiniu pasauliu, bet gali keistis energija. Pavyzdys: erdv?laivis (sandarus, bet saul?s energij? sugeria saul?s baterijomis).

· Izoliuotas (u?darytas). Tai sistemos, kurios nesikei?ia nei med?iaga, nei energija su i?oriniu pasauliu. Pavyzdys: termosas (u?sandarintas ir i?laiko ?ilum?).

Kaip pa?ym?jome, antrasis termodinamikos d?snis taikomas tik tre?iajam i? i?vardyt? sistem? tip?.

Nor?dami iliustruoti, prisiminkime sistem?, kuri? sudaro u?rakintas ?iltas kambarys ir ledo gabalas, kuris i?tirpo joje. Idealiu atveju tai atitiko izoliuot? sistem?, o jos entropija ?iuo atveju padid?jo. Ta?iau dabar ?sivaizduokime, kad lauke labai ?alta, o mes atidar?me lang?. Sistema tapo atvira: ? patalp? prad?jo ver?tis ?altas oras, temperat?ra patalpoje nukrito ?emiau nulio, o m?s? ledo gabalas, kuris anks?iau buvo pavirt?s bala, v?l u??alo.

Realiame gyvenime net ir u?rakinta patalpa n?ra izoliuota sistema, nes i? tikr?j? stiklas ir net plytos praleid?ia ?ilum?. Ir ?iluma, kaip min?jome auk??iau, taip pat yra energijos forma. Tod?l rakinama patalpa i? ties? yra ne izoliuota, o u?dara sistema. Net jei sandariai u?darysime visus langus ir duris, ?iluma vis tiek pama?u paliks kambar?, su?als ir m?s? bala taip pat virs ledu.

Kitas pana?us pavyzdys yra ?aldymo kambarys. Kol ?aldiklis i?jungtas, jo temperat?ra yra tokia pati kaip ir kambario temperat?ra. Ta?iau vos ?jungus j? ? tinkl?, jis pradeda v?sti, o sistemos entropija pradeda ma??ti. Tai tampa ?manoma, nes tokia sistema tapo u?dara, tai yra, ji sunaudoja energij? i? aplinkos (?iuo atveju elektros).

Pasteb?tina, kad pirmuoju atveju (patalpa su ledo gabal?liu) sistema atidav? energij? aplinkai, o antruoju atveju (patalpa su ?aldikliu), atvirk??iai, j? gavo. Ta?iau abiej? sistem? entropija suma??jo. Tai rei?kia, kad tam, kad antrasis termodinamikos d?snis nustot? veikti kaip nekintantis d?snis, bendru atveju svarbu ne energijos perdavimo kryptis, o pats tokio perdavimo tarp sistemos ir supant? pasaul?.

NEGYVOJI GAMTOS ENTROPIJOS SUMA??JIMO PAVYZD?IAI. Auk??iau aptartus sistem? pavyzd?ius suk?r? ?mogus. Ar yra entropijos suma??jimo negyvojoje gamtoje pavyzd?i?, nedalyvaujant protui? Taip, kiek nori.

Jei esate protingas ir praleid?iate ?iek tiek laiko, galite prisiminti ir u?ra?yti t?kstan?ius pana?i? pavyzd?i?. Svarbu pa?ym?ti, kad daugeliu i? i?vardint? atvej? entropijos suma??jimas yra ne pavienis atsitiktinumas, o d?sningumas – polinkis ? j? b?dingas pa?iai toki? sistem? konstrukcijai. Taigi tai atsitinka kiekvien? kart?, kai susidaro tinkamos s?lygos, ir tai gali t?stis labai ilgai – tol, kol tokios s?lygos egzistuoja. Visiems ?iems pavyzd?iams nereikia nei sud?ting? mechanizm?, kurie ma?ina entropij?, nei proto ?siki?imo.

?inoma, jei sistema n?ra izoliuota, tai visai neb?tina, kad entropija joje ma??t?. Atvirk??iai, spontani?kai da?niau atsiranda entropijos padid?jimas, tai yra chaoso padid?jimas. Bet kokiu atveju esame ?prat?, kad bet koks be prie?i?ros ar nepri?i?rimas daiktas, kaip taisykl?, genda ir tampa nebetinkamas naudoti, o ne pager?ja. Galima net sakyti, kad tai yra tam tikra pamatin? materialaus pasaulio savyb? – spontani?kos degradacijos tro?kimas, bendras polinkis ? entropijos did?jim?.

Ta?iau ?i subpozicija parod?, kad ?i bendra tendencija galioja tik izoliuotose sistemose. Kitose sistemose entropijos did?jimas n?ra d?snis – viskas priklauso nuo konkre?ios sistemos savybi? ir s?lyg?, kuriomis ji yra. Antrasis termodinamikos d?snis jiems negali b?ti taikomas pagal apibr??im?. Net jei kai kuriose atvirose ar u?darose sistemose entropija did?ja, tai n?ra antrojo termodinamikos d?snio i?sipildymas, o tik bendros tendencijos did?ti entropijai, b?dingos visam materialiam pasauliui, pasirei?kimas. bet toli gra?u n?ra absoliutus.

Kai entuziastingas steb?tojas ?i?ri ? ?vaig?d?t? dang?, taip pat kai patyr?s astronomas ?i?ri ? j? per teleskop?, abu gali steb?ti ne tik jo gro??, bet ir nuostabi? tvark?, kuri karaliauja ?iame makrokosme.

Ta?iau ar ?i tvarka gali b?ti panaudota norint ?rodyti, kad Dievas suk?r? visat?? Ar b?t? teisinga pasinaudoti tokia samprotavimu: kadangi Visata nepateko ? chaos? pagal antr?j? termodinamikos d?sn?, ar tai ?rodo, kad j? valdo Dievas?

Galb?t j?s ?pratote galvoti „taip“. Ta?iau i? tikr?j?, prie?ingai populiariam ?sitikinimui, ne. Tiksliau, ry?ium su tuo galima ir reikia naudoti kiek kitokius ?rodymus, bet ne antr?j? termodinamikos d?sn?.

Pirmiausia kol ne?rodyta, kad visata yra izoliuota sistema. Nors, ?inoma, prie?ingai ne?rodyta, vis d?lto vienareik?mi?kai teigti, kad antrasis termodinamikos d?snis gali b?ti taikomas apskritai, vis tiek ne?manoma.

Bet, tarkime, Visatos kaip sistemos izoliacija bus ?rodyta ateityje (tai visi?kai ?manoma). Kas tada?

Antra, antrasis termodinamikos d?snis nepasako, kas tiksliai vie?pataus konkre?ioje sistemoje – tvarka ar chaosas. Antrasis d?snis pasako, kuria kryptimi keisis ?i tvarka ar netvarka – izoliuotoje sistemoje chaosas did?s. O kokia kryptimi kei?iasi tvarka visatoje? Jeigu kalb?tume apie Visat? kaip visum?, tai chaosas (kaip ir entropija) joje did?ja. ?ia svarbu nepainioti Visatos su atskiromis ?vaig?d?mis, galaktikomis ar j? spie?iais. Atskiros galaktikos (pavyzd?iui, m?s? Pauk??i? Takas) gali b?ti labai stabilios strukt?ros ir atrodo, kad jos visai nesuyra daugel? milijon? met?. Bet tai n?ra izoliuotos sistemos: jos nuolat spinduliuoja energij? (pvz., ?vies? ir ?ilum?) ? supan?i? erdv?. ?vaig?d?s perdega ir nuolat skleid?ia med?iag? („saul?s v?j?“) ? tarp?vaig?din? erdv?. D?l ?ios prie?asties Visatoje vyksta nuolatinis ?vaig?d?i? ir galaktik? strukt?rin?s med?iagos transformacijos ? chaoti?kai i?sklaidyt? energij? ir dujas procesas. O kas tai, jei ne entropijos padid?jimas?

?ie degradacijos procesai, ?inoma, vyksta labai l?tai, tod?l atrodo, kad j? nejau?iame. Bet jei sugeb?tume jas steb?ti labai pagreitintu grei?iu – tarkime, trilijon? kart? grei?iau, tada prie? akis atsiskleist? labai dramati?kas ?vaig?d?i? gimimo ir mirties vaizdas. Verta prisiminti, kad pirmoji ?vaig?d?i? karta, gyvavusi nuo visatos atsiradimo, jau mir?. Pasak kosmolog?, m?s? planeta susideda i? kadaise sudegusios ?vaig?d?s egzistavimo ir sprogimo liekan?; d?l toki? sprogim? susidaro visi sunkieji cheminiai elementai.

Tod?l, jei Visat? laikysime izoliuota sistema, antrasis termodinamikos d?snis joje yra ?vykdytas tiek praeityje, tiek ?iandien. Tai vienas i? Dievo nustatyt? d?sni?, tod?l Visatoje jis veikia taip pat, kaip ir kiti fiziniai d?sniai.

Nepaisant to, kas buvo pasakyta auk??iau, Visatoje yra daug stebinan?i? dalyk?, susijusi? su joje vie?pataujan?ia tvarka, tik tai lemia ne antrasis termodinamikos d?snis, o kitos prie?astys.

Taigi ?urnale „Newsweek“ (98-11-09) buvo svarstoma, prie koki? i?vad? mus veda atradimai d?l Visatos suk?rimo. Jame teigiama, kad faktai „liudija energijos ir jud?jimo kilm? ex nihilo, tai yra i? nieko, kolosaliu ?viesos ir energijos sprogimu, o tai labiau atitinka [Biblijos knygos] Prad?ios knygos apra?ym?“. Atkreipkite d?mes? ? tai, kaip ?urnalas Newsweek paai?kino visatos gimimo pana?um? su bibliniu ?io ?vykio apra?ymu.

?urnalas ra?o: „I?laisvintos j?gos buvo – ir teb?ra – nuostabiai (nuostabiai?) subalansuotos: jei Didysis sprogimas b?t? buv?s ?iek tiek ma?esnis, visatos pl?timasis b?t? buv?s l?tesnis ir netrukus (po keli? milijon? met?). arba per kelias minutes – bet kuriuo atveju greitai ) pakeist? proces? ir ?vykt? kolapsas. Jei sprogimas b?t? ?iek tiek stipresnis, Visata gal?t? virsti pernelyg i?ret?jusia „skysta sriuba“, o ?vaig?d?i? susidarymas b?t? ne?manomas. M?s? egzistavimo tikimyb? buvo tiesiog astronomi?kai ma?a. Med?iagos ir energijos santykis su erdv?s t?riu Did?iojo sprogimo metu tur?jo nevir?yti vieno kvadrilijono vieno procento idealaus santykio.

Newsweek pasi?l?, kad yra Ka?kas, kuris kontroliavo Visatos suk?rim?, kuris ?inojo: „pa?alinkite nors vien? laipsn? (kaip min?ta, paklaida buvo viena procento kvadrilijonoji dalis), ... ir rezultatas nebus tik disharmonija. , bet am?ina entropija ir ledas.

Astrofizikas Alanas Lightmanas pripa?ino: „Faktas, kad visata buvo sukurta taip gerai organizuotu b?du, yra paslaptis [mokslininkams]. Jis prid?r?, kad „bet kuri kosmologin? teorija, kuri teigia esanti s?kminga, galiausiai tur?s paai?kinti ?i? entropijos paslapt?“: kod?l visata nepateko ? chaos?. Akivaizdu, kad tokia ma?a teisingos ?vyki? raidos tikimyb? negali b?ti atsitiktinumas. (Citata „Awake!“, 99-06-22, p. 7.)

Kaip min?ta auk??iau, tarp kreacionist? populiarios teorijos, kad antrasis termodinamikos d?snis ?rodo savaiminio gyvyb?s atsiradimo i? negyvos med?iagos ne?manomum?. Dar a?tuntojo de?imtme?io pabaigoje ir devintojo de?imtme?io prad?ioje K?rybos tyrim? institutas i?leido knyg? ?ia tema ir net band? ?iuo klausimu susira?in?ti su SSRS moksl? akademija (susira?in?jimas buvo nes?kmingas).

Ta?iau, kaip mat?me auk??iau, antrasis termodinamikos d?snis veikia tik izoliuotose sistemose. Ta?iau ?em? n?ra izoliuota sistema, nes ji nuolat gauna energij? i? Saul?s ir, atvirk??iai, atiduoda j? kosmosui. Ir gyvas organizmas (kad ir, pavyzd?iui, gyva l?stel?), be to, kei?iasi su aplinka ir med?iaga. Tod?l antrasis termodinamikos d?snis ?iam klausimui pagal apibr??im? netaikomas.

Auk??iau taip pat buvo min?ta, kad materialus pasaulis turi tam tikr? bendr? entropijos did?jimo tendencij?, d?l kurios daiktai da?niau sunaikinami ir patenka ? chaos? nei sukuriami. Ta?iau, kaip jau pasteb?jome, tai n?ra ?statymas. Be to, jei atitr?ksime nuo mums pa??stamo makrokosmoso ir pasinersime ? mikrokosmos? – atom? ir molekuli? pasaul? (b?tent nuo jo, kaip manoma, ir prasid?jo gyvyb?), pamatysime, kad tai daug lengviau pakeisti jame entropijos did?jimo procesus. Kartais joje u?tenka vieno aklo, nekontroliuojamo sm?gio, kad sistemos entropija imt? ma??ti. M?s? planetoje tikrai gausu toki? ?tak? pavyzd?i?: saul?s spinduliuot? atmosferoje, vulkanin? ?iluma vandenyno dugne, v?jas ?em?s pavir?iuje ir t.t. Ir d?l j? daugelis proces? jau teka prie?inga, jiems „nepalankia“ kryptimi arba jiems „palankiu“ tampa prie?inga kryptis (?r. pavyzd?ius auk??iau paantra?t?je „Entropijos ma??jimo pavyzd?iai negyvojoje gamtoje“). Tod?l net m?s? bendra tendencija didinti entropij? negali b?ti taikoma gyvyb?s atsiradimui kaip absoliuti taisykle: yra per daug i?im?i?.

?inoma, tai nerei?kia, kad antrasis termodinamikos d?snis nedraud?ia savaimin?s gyvyb?s kartos, tai gyvyb? gal?jo atsirasti savaime. Yra daug kit? dalyk?, d?l kuri? toks procesas tampa ne?manomu arba itin ma?ai tik?tinas, ta?iau jie jau nesusij? su termodinamika ir antruoju jos d?sniu.

Pavyzd?iui, mokslininkams dirbtin?mis s?lygomis pavyko gauti keli? r??i? aminor?g??i?, imituojant numatomas pirmin?s ?em?s atmosferos s?lygas. Aminor?g?tys yra savoti?kos gyvyb?s statybin?s med?iagos: gyvuose organizmuose i? j? gaminami baltymai (baltymai). Ta?iau gyvybei reikalingi baltymai susideda i? ?imt?, o kartais ir t?kstan?i? aminor?g??i?, sujungt? grie?ta seka ir ypatingu b?du i?d?styt? specialia forma (?r. paveiksl?l? de?in?je). Jei aminor?g?tis susiesite atsitiktine tvarka, tikimyb? sukurti tik vien? gana paprast? funkcin? baltym? bus nereik?minga – tokia ma?a, kad ?is ?vykis niekada ne?vyks. Pripa?inti j? atsitiktin? atsiradim? yra ma?daug tas pats, kas kalnuose radus kelet? plyt? pavidalo akmen?, teigti, kad ?alia stovintis m?rinis namas susidar? atsitiktinai i? t? pa?i? akmen?, veikiant gamtos procesams.

Kita vertus, gyvyb?s egzistavimui vien baltym? taip pat neu?tenka: reikalingos ne ma?iau sud?tingos DNR ir RNR molekul?s, kuri? atsitiktinis atsiradimas taip pat ne?tik?tinas. DNR i? esm?s yra mil?ini?kas strukt?rizuotos informacijos, reikalingos baltymams gaminti, sand?lis. J? aptarnauja visas baltym? ir RNR kompleksas, kopijuojantis ir taisantis ?i? informacij? bei panaudojamas „gamybos tikslais“. Visa tai yra viena sistema, kurios komponentai atskirai neturi prasm?s ir n? vieno i? jos negalima pa?alinti. Tereikia prad?ti gilintis ? ?ios sistemos strukt?r? ir jos veikimo principus, kad suprastume, jog kuriant j? dirbo „Brilliant Designer“.

Ar antrasis termodinamikos d?snis yra suderinamas su tik?jimu K?r?ju apskritai? Ne tik tuo, kad jis egzistuoja, bet ir tuo, kad jis suk?r? Visat? ir gyvyb? ?em?je (Prad?ios 1:1–27; Aprei?kimo 4:11); kad jis pa?ad?jo, kad ?em? egzistuos am?inai (Psalm? 104:5), o tai rei?kia, kad ir Saul?, ir Visata vienokiu ar kitokiu pavidalu bus am?ini; kad ?mon?s am?inai gyvens danguje ?em?je ir niekada nemirs (Psalm? 36:29; Mato 25:46; Aprei?kimo 21:3, 4)?

Galime dr?siai teigti, kad tik?jimas antruoju termodinamikos d?sniu visi?kai suderinamas su tik?jimu K?r?ju ir jo pa?adais. O to prie?astis slypi pa?ioje ?io d?snio formuluot?je: „izoliuotoje sistemoje entropija negali ma??ti“. Bet kuri izoliuota sistema lieka izoliuota tik tol, kol niekas nesiki?a ? jos darb?, ?skaitant K?r?j?. Bet kai tik jis ?siki? ir pasi?s ? j? dal? savo nei?senkan?ios j?gos, sistema nustos b?ti izoliuota, o antrasis termodinamikos d?snis joje nustos veikti. T? pat? galima pasakyti ir apie bendresn? entropijos did?jimo tendencij?, apie kuri? kalb?jome auk??iau. Taip, akivaizdu, kad beveik viskas, kas egzistuoja aplink mus – nuo atom? iki Visatos – laikui b?gant turi tendencij? naikinti ir degraduoti. Ta?iau K?r?jas turi reikiamos j?gos ir i?minties, kad sustabdyt? bet kokius degradacijos procesus ir net pakeist? juos, kai mano, kad tai b?tina.

Kokius procesus ?mon?s da?niausiai pristato kaip am?in?j? gyvenim? padaran?ius ne?manom??

· Po keli? milijard? met? saul? u?ges. Taip b?t? nutik?, jei K?r?jas niekada neb?t? ki??sis ? jo darb?. Ta?iau jis yra Visatos K?r?jas ir turi mil?ini?k? energij?, kurios pakanka, kad Saul? degt? am?inai. Pavyzd?iui, eikvodama energij?, ji gali pakeisti Saul?je vykstan?ias branduolines reakcijas, tarsi papildydama j? kuru dar kelis milijardus met?, taip pat papildyti med?iagos kiekius, kuriuos Saul? praranda saul?s v?jo pavidalu.

· Anks?iau ar v?liau ?em? susidurs su asteroidu arba juod?ja skyle. Kad ir kokia ma?a b?t? to tikimyb?, ji egzistuoja, tod?l per am?inyb? tikrai i?sipildys. Ta?iau Dievas, naudodamasis savo galia, gali i? anksto apsaugoti ?em? nuo bet kokios ?alos, tiesiog neleisdamas tokiems pavojingiems objektams priart?ti prie m?s? planetos.

· M?nulis nuskris nuo ?em?s ir ?em? taps negyvenama. M?nulis stabilizuoja ?em?s a?ies posvyr?, tod?l klimatas jame i?laikomas daugiau ar ma?iau pastovus. M?nulis pama?u tolsta nuo ?em?s, d?l to ateityje gali pasikeisti a?ies pasvirimas ir klimatas taps nepakeliamas. Bet Dievas, be abejo, turi reikiam? gali? u?kirsti keli? tokiems pragai?tingiems poky?iams ir i?laikyti M?nul? savo orbitoje ten, kur jam atrodo tinkama.

N?ra joki? abejoni?, kad daiktai materialiame pasaulyje yra link? senti, degraduoti ir naikinti. Ta?iau turime prisiminti, kad pats Dievas tok? pasaul? suk?r?. Ir tai buvo jo plano dalis. Pasaulis nebuvo sukurtas am?inai egzistuoti atskirai nuo Dievo. Prie?ingai, jis buvo sukurtas am?inai egzistuoti Dievo valdomas. Ir kadangi Dievas tur?jo ir i?minties, ir galios sukurti pasaul?, neturime pagrindo abejoti, kad jis turi toki? pat gali? ir i?mint? am?inai r?pintis savo k?rinija, laikant visk?, kas yra jame.

?ios Biblijos eilut?s u?tikrina, kad Saul?, M?nulis, ?em? ir ?mon?s egzistuos am?inai:
· « Jie bijos j?s? tol, kol egzistuos saul? ir m?nulis – i? kartos ? kart?» (Psalm? 72:5)
· « [?em?] nesudreb?s am?inai, am?inai» (Psalm? 104:5)
· « Teisieji paveld?s ?em? ir gyvens joje am?inai» (Psalm? 37:29)

Tod?l niekas netrukdo mums vienu metu tik?ti antruoju termodinamikos d?sniu ir laikyti j? teisingu moksliniu principu, o kartu b?ti giliai religingais ?mon?mis ir laukti, kol i?sipildys visi Biblijoje u?ra?yti Dievo pa?adai.

Taigi, jei esate tikintysis, kuriai i? straipsnio prad?ioje pamin?t? religini? grupi? prid?tum?te savo bals?? Auk??iau apra?ytos krik??ioni? konservatori? demonstracijos dalyviams, reikalaujantiems panaikinti antr?j? termodinamikos d?sn?? Ar kreacionistams, kurie naudoja ?? d?sn? kaip ?rodym?, kad Dievas suk?r? gyvyb?? A? niekam.

Dauguma tikin?i?j? yra link? vienaip ar kitaip ginti savo tik?jim?, o kai kurie tam pasitelkia mokslo duomenis, kurie did?i?ja dalimi patvirtina K?r?jo egzistavim?. Ta?iau mums svarbu atsiminti vien? rimt? biblin? princip?: „mes... norime b?ti s??iningi visame kame“ (Hebrajams 13:18). Tod?l, ?inoma, b?t? neteisinga naudoti bet kokius neteisingus argumentus, ?rodan?ius Dievo egzistavim?.

Kaip mat?me i? ?io straipsnio, antrasis termodinamikos d?snis negali b?ti naudojamas kaip Dievo egzistavimo ?rodymas, kaip ir Dievo buvimas ar nebuvimas ne?rodo ir nepaneigia antrojo termodinamikos d?snio. Antrasis d?snis tiesiog n?ra tiesiogiai susij?s su K?r?jo egzistavimo klausimu, taip pat su did?i?ja dauguma kit? fizini? d?sni? (pavyzd?iui, visuotin?s gravitacijos d?snis, impulso i?saugojimo d?snis, Archimedo d?snis). arba visi kiti termodinamikos principai).

Dievo k?riniai mums pateikia daugyb? ?tikinam? ?rodym?, taip pat netiesiogini? K?r?jo egzistavimo ?rodym?. Tod?l, jei kuris nors i? teigini?, kuriuos anks?iau naudojome kaip ?rodym?, pasirod? es?s neteisingas, netur?tum?te bijoti jo atsisakyti, kad apgintum?te savo tik?jim? tik s??iningais argumentais.