A SARCASM szó jelentése az Irodalmi kifejezések szótárában

GÚNY

- (a görög sarkaszmoszból (szó szerint „húst tépni”) - gúny) - a képregény egy fajtája: gonosz, maró gúny, gúny, amely egy személy, tárgy vagy jelenség romboló értékelését tartalmazza, legmagasabb fokozat az irónia megnyilvánulásai (lásd irónia). Az irónia lényege az allegóriában, egy finom utalásban rejlik, és S. számára jellemző szélsőséges fokérzelmi nyitottság, a tagadás pátosza, felháborodásba fordulva: „Meg fogsz halni, a gondoskodástól körülvéve // ​​Kedves és szeretett család // (Türelmetlenül várja a halálát) ...” (N. A. Nekrasov). S.-t általában a harag diktálja, amelyet egy bizonyos negatív jelenség, és lehetővé teszi számunkra, hogy felfedjük a szubtext és a külső jelentés közötti kontrasztot (például M. E. Saltykov-Shchedrin meséjének címében). A bölcs csecsemő"). S. az egyik legfontosabb művészi eszközökkel szatíra (lásd szatíra)

Irodalmi kifejezések szótára. 2012

Lásd még a szó értelmezéseit, szinonimáit, jelentését és azt, hogy mi a SARCASM oroszul a szótárakban, enciklopédiákban és kézikönyvekben:

• GÚNY a Nagy enciklopédikus szótárban:
  (görög szarkazmos a sarkazo szóból, lit. - hústépés), maró gúny, az irónia legmagasabb foka, amely nemcsak az implikált ...
• GÚNY nagyban Szovjet enciklopédia, TSB:
  (görög szarkasmosz, sarkazo szó szerint - hústépés), a képregény egy fajtája, pusztító nevetségessé tevő ítélet. Az irónia legmagasabb foka, leleplező...
• GÚNY a Modern enciklopédikus szótárban:
  
• GÚNY
  (görög szarkasmosz, sarkazo szó szerint - hústépés), maró gúny, az irónia legmagasabb foka, amely nemcsak az implikált kontraszton alapul...
• GÚNY az enciklopédikus szótárban:
  a, m 1. pl. Nem. Maró gúny, gonosz irónia.||Vö. HUMOR. 2. Maró, gúnyos megjegyzés. A beszéde tele van...
• GÚNY V Enciklopédiai szótár:
  , -a, l< . (книжн_). 1. Язвительная насмешка, злая ирония. В голосе звучит с. 2. Едкое, насмешливое …
• GÚNY a Nagy orosz enciklopédikus szótárban:
  SARAZM (görög szarkasmosz, sarkazo szóból, szó szerint - hústépő), maró hatású. gúny, az irónia legmagasabb foka, amely nem csak a fokozott kontraszton alapul...
• GÚNY a Teljes ékezetes paradigmában Zaliznyak szerint:
  sarka"zm, sarka"zmy, sarka"zma, sarka"zmov, sarka"zmu, sarka"zm, sarka"zm, sarka"zmy, sarka"zmom, sarka"zmami, sarka"zme, ...
• GÚNY az orosz nyelv népszerű magyarázó enciklopédikus szótárában:
  -a, m., könyv. 1) csak egységek. Maró gúny, gonosz irónia. Soha nem felejtem el... tele szarkazmussal... paródiákkal... D. V. Davydov...
• GÚNY Abramov szinonimaszótárában:
  cm…
• GÚNY az orosz szinonimák szótárában:
  megjegyzés, gúny, gúny, irónia, ...
• GÚNY Efremova Az orosz nyelv új magyarázó szótárában:
  m 1) Gonosz, maró gúny, maró irónia. 2) Maró, maró, gúnyos megjegyzés, ...
• GÚNY Lopatin orosz nyelvi szótárában:
  gúny...
• GÚNY teljes helyesírási szótár Orosz nyelv:
  gúny...
• GÚNY a Helyesírási szótárban:
  gúny...
• GÚNY Ozsegov orosz nyelv szótárában:
  maró, gúnyos megjegyzés szarkazmus maró gúny, gonosz irónia Megszólal a hang...
• SZARKASZMUS Dahl szótárában:
  férj. szarkasztikus gúny, éles, ...
• GÚNY in Modern magyarázó szótár, TSB:
  (görög szarkasmosz, sarkazo szóból, szó szerint - hústépés), maró gúny, az irónia legmagasabb foka, amely nemcsak az implikált...
• GÚNY Ushakov Orosz nyelv magyarázó szótárában:
  szarkazmus, m (a görög sarkasmoszból - gyötrelem) (könyv). 1. csak egységek Maró gúny, maró irónia. Beszéde tele volt szarkazmussal. ...
• GÚNY Efraim magyarázó szótárában:
  szarkazmus m 1) Gonosz, maró gúny, maró irónia. 2) Maró, maró, gúnyos megjegyzés, ...
• GÚNY Efremova Az orosz nyelv új szótárában:
  
• GÚNY az orosz nyelv nagy modern magyarázó szótárában:
  m. 1. Gonosz, maró gúny, maró irónia. 2. Maró, maró, gúnyos megjegyzés, ...

A termodinamika első főtétele a termodinamika három alaptörvényének egyike, amely az energiamegmaradás törvénye olyan rendszerek esetében, amelyekben a hőfolyamatok elengedhetetlenek.

A termodinamika első főtétele szerint egy termodinamikai rendszer (például gőz a hőgépben) csak belső energiájának vagy bármilyen külső energiaforrásnak köszönhetően tud munkát végezni.

A termodinamika első főtétele megmagyarázza egy 1. típusú örökmozgó létezésének lehetetlenségét, amely anélkül működne, hogy bármilyen forrásból energiát nyerne.

A termodinamika első főtételének lényege a következő:

Ha bizonyos mennyiségű Q hőt adunk át egy termodinamikai rendszernek, akkor általában a DU rendszer belső energiája megváltozik, és a rendszer A munkát végez:

A termodinamika első főtételét kifejező (4) egyenlet a változás definíciója belső energia rendszerek (DU), mivel Q és A egymástól függetlenül mért mennyiségek.

Az U rendszer belső energiája különösen úgy határozható meg, hogy mérjük a rendszer munkáját egy adiabatikus folyamatban (vagyis Q = 0-nál): És ad = - DU, amely U-t valamilyen U additív állandóig határozza meg. 0:

U = U + U 0 (5)

A termodinamika első főtétele kimondja, hogy U a rendszer állapotának függvénye, vagyis a termodinamikai rendszer minden állapotát egy bizonyos U érték jellemzi, függetlenül attól, hogy a rendszert hogyan hozzuk be. ezt az állapotot(míg a Q és A értéke attól a folyamattól függ, amely a rendszer állapotának megváltozásához vezetett). A fizikai rendszerek termodinamikai tulajdonságainak tanulmányozásakor a termodinamika első főtételét általában a termodinamika második főtételével együtt alkalmazzák.

3. A termodinamika második főtétele

A termodinamika második főtétele az a törvény, amely szerint a véges sebességgel végbemenő makroszkopikus folyamatok visszafordíthatatlanok.

Ellentétben az ideális (veszteségmentes) mechanikai vagy elektrodinamikus reverzibilis folyamatokkal, a véges hőmérséklet-különbség melletti (azaz véges sebességgel áramló) hőátadással járó valós folyamatok különféle veszteségekkel járnak együtt: súrlódás, gázdiffúzió, gázok tágulása az üregbe, Joule hő felszabadulása stb.

Ezért ezek a folyamatok visszafordíthatatlanok, azaz spontán módon csak egy irányban fordulhatnak elő.

A termodinamika második főtétele történetileg a hőgépek működésének elemzésében merült fel.

Maga a név „A termodinamika második törvénye” és első megfogalmazása (1850) R. Clausiushoz tartozik: „... lehetetlen olyan folyamat, amelyben a hő spontán átkerülne a hidegebb testekből a forróbb testekbe.”

Sőt, egy ilyen folyamat elvileg lehetetlen: sem a hidegebb testekből a melegebbekbe történő közvetlen hőátadás révén, sem pedig semmilyen eszköz segítségével, más folyamatok alkalmazása nélkül.

1851-ben W. Thomson angol fizikus a termodinamika második főtételének egy másik megfogalmazását adta: „A természetben lehetetlen folyamatok, amelyeknek egyetlen következménye a hőtároló hűtésével keletkező teher felemelése lenne.”

Mint látható, a termodinamika második főtételének mindkét fenti megfogalmazása majdnem megegyezik.

Ez magában foglalja a 2-es típusú motor megvalósításának lehetetlenségét, pl. motor a súrlódás és egyéb kapcsolódó veszteségek miatti energiaveszteség nélkül.

Ezen kívül ebből az következik, hogy az anyagi világban végbemenő minden valós folyamat ben nyílt rendszerek, visszafordíthatatlan.

A modern termodinamikában az izolált rendszerek termodinamikájának második főtétele egyetlen és legáltalánosabb módon van megfogalmazva, mint a rendszer állapotának egy speciális függvénye növekedésének törvénye, amelyet Clausius entrópiának (S) nevezett el.

Az entrópia fizikai jelentése abban az esetben, ha egy anyagrendszer teljes termodinamikai egyensúlyban van, elemi részecskék, amelyekből ez a rendszer áll, ellenőrizhetetlen állapotban vannak és különféle véletlenszerű kaotikus mozgásokat hajtanak végre. Elvileg meg lehet határozni ezeknek a különböző állapotoknak a számát. Ezen állapotok összes számát jellemzõ paraméter az entrópia.

Nézzük meg ezt egy egyszerű példán.

Legyen egy izolált rendszer két „1” és „2” testből, amelyek hőmérséklete nem egyenlő T 1 > T 2. Az „1” test bizonyos mennyiségű Q hőt bocsát ki, és a „2” test kapja azt. Ebben az esetben az „1” testtől a „2” test felé hő áramlik. A hőmérséklet kiegyenlítődésével nő a termikus egyensúlyban lévő „1” és „2” testek elemi részecskéinek száma. A részecskék számának növekedésével az entrópia is növekszik. És amint az „1” és „2” testek teljes termikus egyensúlya beáll, az entrópia eléri maximális értékét.

Így zárt rendszerben az S entrópia bármely valódi folyamat vagy növekszik, vagy változatlan marad, azaz a dS ³ 0 entrópia változása. Ebben a képletben az egyenlőségjel csak reverzibilis folyamatok esetén fordul elő. Egyensúlyi állapotban, amikor egy zárt rendszer entrópiája eléri a maximumát, egy ilyen rendszerben a termodinamika második főtétele szerint makroszkopikus folyamatok nem lehetségesek.

Ebből következik, hogy az entrópia egy olyan fizikai mennyiség, amely mennyiségileg jellemzi egy rendszer molekulaszerkezetének jellemzőit, amelytől függenek a benne zajló energiaátalakítások.

Az entrópia és a rendszer molekulaszerkezete közötti kapcsolatot először L. Boltzmann magyarázta 1887-ben. Megállapította az entrópia statisztikai jelentését (1.6 képlet). Boltzmann szerint (a nagy rendelésnek viszonylag kicsi a valószínűsége)

ahol k a Boltzmann-állandó, P a statisztikai súly.

k = 1,37·10 -23 J/K.

A P statisztikai súly arányos a makroszkopikus rendszer elemeinek lehetséges mikroszkópos állapotainak számával (például a koordinátaértékek és a gázmolekulák nyomatékainak különböző eloszlásai, amelyek megfelelnek egy bizonyos energiaértéknek, nyomásnak és egyéb termodinamikai paramétereknek). a gáz), azaz a makroállapot mikroszkópos leírásának esetleges inkonzisztenciáját jellemzi.

Izolált rendszer esetén egy adott makroállapot W termodinamikai valószínűsége arányos a statisztikai súlyával, és a rendszer entrópiája határozza meg:

W = exp(S/k). (7)

Így a növekvő entrópia törvénye statisztikailag valószínűségi jellegű, és a rendszer állandó tendenciáját fejezi ki arra, hogy egy valószínűbb állapotba kerüljön. Ebből következik, hogy a rendszer számára az a legvalószínűbb elérhető állapot, amelyben a rendszerben egyidejűleg előforduló események statisztikailag kölcsönösen kompenzálódnak.

Egy makrorendszer maximálisan valószínű állapota egy egyensúlyi állapot, amelyet elvileg kellően hosszú időn belül el tud érni.

Mint fentebb említettük, az entrópia egy additív mennyiség, azaz arányos a rendszerben lévő részecskék számával. Ezért a rendszerekhez egy nagy szám részecskék esetében a részecskénkénti entrópia legjelentéktelenebb relatív változása is jelentősen megváltoztatja annak abszolút értékét; az entrópia változása, amely a (7) egyenlet exponensében van, egy adott W makroállapot valószínűségének nagy számú változásához vezet.

Ez az oka annak, hogy egy nagy részecskeszámú rendszerben a termodinamika második főtételének következményei gyakorlatilag nem valószínűségi, hanem megbízható jellegűek. A rendkívül valószínűtlen folyamatok, amelyek az entrópia észrevehető csökkenésével járnak, olyan hatalmas várakozási időt igényelnek, hogy megvalósításuk gyakorlatilag lehetetlen. Ugyanakkor a rendszer kis részei, amelyek kis számú részecskét tartalmaznak, folyamatos ingadozásokat tapasztalnak, amihez az entrópia csak kis abszolút változása társul. Ezen ingadozások gyakoriságának és méretének átlagértékei a statisztikai termodinamika olyan megbízható következményei, mint maga a termodinamika második főtétele.

A termodinamika második főtételének szó szerinti alkalmazása az Univerzum egészére, amely Clausiust arra a helytelen következtetésre vezette, hogy elkerülhetetlen a „világegyetem hőhalála”, illegális, mivel a természetben elvileg nem létezhetnek teljesen elszigetelt rendszerek. Amint azt később látni fogjuk, a nem egyensúlyi termodinamika részében a nyílt rendszerekben végbemenő folyamatok különböző törvényszerűségeknek engedelmeskednek és eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek.

Spontán és nem spontán folyamatok. Termodinamikailag reverzibilis és irreverzibilis folyamatok. Egy reverzibilis folyamat munkája és hője. A termodinamika második főtételének megfogalmazása. Az entrópia és tulajdonságai. Az entrópia függése a hőmérséklettől, nyomástól, térfogattól. Entrópia változás at fázisátmenetek. A termodinamika második főtételének statisztikai értelmezése. A rendszer állapotának termodinamikai valószínűségének fogalma. Boltzmann - Planck egyenlet. Az anyag abszolút entrópiájának kiszámítása. alatti entrópiaváltozások számítása kémiai reakció különböző hőmérsékleteken.

A termodinamika első főtétele a rendszer összenergiájának invarianciája miatt lehetővé teszi, hogy számításokat végezzünk az egyik energiaforma átalakulásával kapcsolatban, de lehetetlen következtetéseket levonni e folyamat lehetőségére, mélységére, ill. irány.

E kérdések megválaszolására gyakorlati adatok alapján megfogalmaztuk a termodinamika második főtételét. Ennek alapján lehet számolni és következtetéseket levonni egy spontán folyamat lehetőségéről, annak határairól és feltételeiről, amelyek között bekövetkezik, és mennyi energia szabadul fel munka vagy hő formájában.

A második törvény csak a makroszkopikus rendszerekre vonatkozik. A termodinamika második főtételének állításai:

R. Clausius megfogalmazása:

A hő nem tud spontán átadni egy kevésbé fűtött testről egy melegebbre.

Lehetetlen olyan folyamat, amelynek egyetlen eredménye a hő munkává alakulása.

M. Planck és W. Thomson által javasolt megfogalmazás:

Lehetetlen olyan gépet építeni, amelynek minden tevékenysége a hőforrás hűtésével végzett munka előállítására redukálódik ( örökmozgó második fajta).

Tekintsük a hőgép működését, i.e. egy gép, amely a fűtőtestnek nevezett testből felvett hő hatására termel munkát. A T 1 hőmérsékletű fűtőelem Q 1 hőt ad át egy munkaközegnek, például egy ideális gáznak, amely A tágulási munkát végez; az eredeti állapotba való visszatéréshez a munkafolyadékot olyan testbe kell átvinni, amelyikben több alacsony hőmérséklet T 2 (hűtőszekrény), bizonyos mennyiségű hő Q 2, és

A hőgép által végzett A munka és a fűtőberendezéstől kapott Q 1 hőmennyiség arányát termodinamikai együtthatónak nevezzük. hasznos akció a gép (hatékonysága):

Hőmotor diagram

Megszerzéséért matematikai kifejezés A termodinamika második főtételéhez tekintsük az ideális hőgép működését (reverzibilisen, súrlódás és hőveszteség nélkül működő gép; a munkaközeg ideális gáz). A gép működése a reverzibilis ciklikus folyamat – a Carnot termodinamikai ciklus – elvén alapul (1.2. ábra).

Írjunk kifejezéseket a ciklus minden szakaszában való munkához:

Carnot ciklus.

1 - 2 Izotermikus tágulás.

A gáz szigorúan reverzibilisen tágul, elnyeli a Q hőt, és ezzel a hővel egyenértékű munkát termel.

2 - 3 Adiabatikus tágulás.

A hőmérséklet T2-re csökken:

4 - 1 Adiabatikus kompresszió.

A rendszer visszatér eredeti állapotába.

Általános munka egy ciklusban:

3 - 4 Izotermikus kompresszió.

A gáz Q hőt ad át a hűtőszekrénynek, ami megegyezik a munkával (lásd a képletet)

A Carnot-ciklus szerint működő ideális hőmotor hatásfoka:

Ebből következik, hogy a hőmotor maximális hatásfokát csak a fűtőelem és a hűtőszekrény közötti hőmérsékletkülönbség határozza meg. Mivel bármely ciklus sok végtelenül kicsi Carnot-ciklusra osztható, az eredményül kapott kifejezés bármely ciklusban reverzibilisen működő hőmotorra érvényes.

Visszafordíthatatlanul működő hőmotorhoz:

Mert általános eset tudunk írni:

Ez azt mutatja, hogy a hatásfok csak akkor lehet egységgel egyenlő, ha T 2 egyenlő 0 0 K-val, ami gyakorlatilag elérhetetlen.

Tovább ezen a ponton Célszerű bevezetni az entrópia fogalmát. A rendszer belső energiája hagyományosan „szabad” és „kötött” energiákból áll, a „szabad” energia pedig munkává, a „kötött” energia pedig csak hővé alakítható. Minél kisebb a hőmérséklet-különbség, annál nagyobb a kötött energia nagysága, és T = állandó hőerőgép nem tud munkát produkálni. A kötött energia mértéke az állapot új termodinamikai függvénye, az entrópia.

Vezessük be az entrópia definícióját a Carnot-ciklus alapján. Alakítsuk át az (I.41) kifejezést a következő alakra:

Innen azt találjuk, hogy egy reverzibilis Carnot-ciklus esetén a hőmennyiség és a rendszerbe hőátadó hőmérséklet aránya (úgynevezett redukált hő) állandó érték.

Ez igaz minden reverzibilis ciklikus folyamatra, mert elemi Carnot-ciklusok összegeként ábrázolható, amelyek mindegyikére

A redukált hőek algebrai összege egy tetszőleges reverzibilis ciklushoz nullával egyenlő:

Bármely ciklusra felírhatjuk a zárt hurkú integrált:

Ha a zárt hurkú integrál egyenlő nullával, akkor az integráljel alatti kifejezés valamely állapotfüggvény teljes differenciája; ez az állapotfüggvény az S entrópia:

Ha a rendszer reverzibilisen átvált az 1-es állapotból a 2-es állapotba, az entrópia változása egyenlő lesz:

Az entrópiaváltozás értékét behelyettesítve a termodinamika első főtételének kifejezéseibe, megkapjuk a kötést elemző kifejezés A reverzibilis folyamatok termodinamikai két alapelve:

Irreverzibilis folyamatokra a következő egyenlőtlenségeket írhatjuk fel:

Egy reverzibilis folyamat munkája mindig nagyobb, mint a visszafordíthatatlanul végrehajtott folyamaté. Ha egy izolált rendszert tekintünk (dQ = 0), akkor könnyen kimutatható, hogy egy reverzibilis folyamatnál dS = 0, és egy spontán folyamatnál visszafordíthatatlan folyamat dS > 0.

Izolált rendszerekben csak az entrópia növekedésével járó folyamatok következhetnek be spontán módon.

Egy elszigetelt rendszer entrópiája nem csökkenhet spontán módon.

Mindkét következtetés a termodinamika második főtételének megfogalmazása is.

Az entrópia statisztikai értelmezése

Képviseletek alkalmazása klasszikus mechanika molekuláris rendszerekhez hasonlítják az atomot anyagi pontés három szabadságfokot tulajdonítunk neki (azaz a szabadsági fokok száma ebben a megfontolásban a pozíciót meghatározó független változók száma mechanikus rendszerűrben). Feltételezzük, hogy ily módon az atomok megkülönböztethetők, és úgymond számozhatók.

A klasszikus termodinamika a lezajló folyamatokat attól függetlenül veszi figyelembe belső szerkezet rendszerek; Ezért a klasszikus termodinamika keretein belül lehetetlen megmutatni az entrópia fizikai jelentését. A probléma megoldására L. Boltzmann bevezette a hőelméletet statisztikai ábrázolások. A rendszer minden állapotához hozzá van rendelve egy termodinamikai valószínűség (amely a rendszer adott makroállapotát alkotó mikroállapotok száma), minél nagyobb, minél rendezetlenebb vagy bizonytalanabb ez az állapot. Így az entrópia egy állapotfüggvény, amely a rendszer rendezetlenségének mértékét írja le. Mennyiségi kapcsolat az S entrópia és termodinamikai valószínűség A W-t a Boltzmann-képlet fejezi ki:

Statisztikai termodinamika szempontjából a termodinamika második főtétele a következőképpen fogalmazható meg:

A rendszer hajlamos spontán átállni a maximális termodinamikai valószínűségű állapotba.

A termodinamika második főtételének statisztikai értelmezése az entrópiának sajátos fizikai jelentést ad, mint a rendszer állapotának termodinamikai valószínűségének mértékét.

A statisztikai súly fogalma. Összegezve az előző példában kapott eredményeket, bebizonyíthatjuk, hogy egy adott makroállapot megvalósításának módjai megegyeznek az n elemből álló C kombinációk számával.

C = N!/(n!·(N - n)!), ahol n! = n·(n-1)·(n-2)···3·2·1.

Statisztikai súly vagy termodinamikai valószínűség W egy adott makroállapot megvalósításának módjainak száma.

W(n, N - n) = N!/(n! (N - n)!)

Könnyű bizonyítani, hogy a termodinamikai valószínűség arányos a közönséges valószínűséggel. A képletből az következik, hogy a molekulák egyenletes eloszlású állapotának a legnagyobb a valószínűsége a térfogatban. Fontos azonban, hogy ettől bármikor el lehet térni. egyensúlyi állapot, az úgynevezett fluktuáció.

Termodinamika mint független szakasz fizikai tudomány század első felében keletkezett. Elérkezett a gépkorszak. Az ipari forradalom megkövetelte a hőgépek működésével kapcsolatos folyamatok tanulmányozását és megértését. A gépkorszak hajnalán az egyes feltalálók csak az intuíciót és a „piszkálás módszerét” engedhették meg maguknak. A felfedezésekre és a találmányokra nem volt nyilvános parancs, senki sem tudta elképzelni, hogy hasznosak lehetnek. De amikor a termikus (és kicsit később elektromos) gépek lettek a termelés alapjai, a helyzet megváltozott. A tudósok végre fokozatosan rendezték a korábban uralkodó terminológiai zavart 19 közepe században, miután eldöntötte, mit nevezzünk energiának, milyen erőnek, milyen impulzusnak.

Mit feltételez a termodinamika?

Kezdjük az általánosan ismert információkkal. A klasszikus termodinamika számos posztulátumon (elvön) alapul, amelyeket a 19. század során egymás után vezettek be. Vagyis ezek a rendelkezések nem bizonyíthatók a keretein belül. Az empirikus adatok általánosítása eredményeként fogalmazódtak meg.

Az első törvény az energiamegmaradás törvényének alkalmazása a makroszkopikus rendszerek viselkedésének leírására (amely nagyszámú részecskék). Röviden a következőképpen fogalmazható meg: egy izolált termodinamikai rendszer belső energiatartaléka mindig állandó marad.

A termodinamika második főtételének az a célja, hogy meghatározza az ilyen rendszerekben zajló folyamatok irányát.

A harmadik törvény lehetővé teszi egy olyan mennyiség pontos meghatározását, mint az entrópia. Nézzük meg közelebbről.

Az entrópia fogalma

A termodinamika második főtételének megfogalmazását 1850-ben Rudolf Clausius javasolta: „A hő spontán átadása egy kevésbé fűtött testről egy melegebbre lehetetlen.” Clausius ugyanakkor hangsúlyozta Sadi Carnot érdemét, aki még 1824-ben megállapította, hogy a hőgép munkájába átalakítható energia részaránya csak a fűtőtest és a hűtőszekrény hőmérséklet-különbségétől függ.

A termodinamika második főtételének továbbfejlesztésével Clausius bevezeti az entrópia fogalmát, amely annak az energiamennyiségnek a mértéke, amely visszafordíthatatlanul olyan formává alakul, amely alkalmatlan a munkára. Clausius ezt a mennyiséget a dS = dQ/T képlettel fejezte ki, ahol dS, amely meghatározza az entrópia változását. Itt:

dQ - hőváltozás;

T- abszolút hőmérséklet(amelyet kelvinben mérnek).

Egy egyszerű példa: érintse meg autója motorháztetőjét, miközben a motor jár. Egyértelműen melegebb van környezet. De az autómotort nem arra tervezték, hogy felmelegítse a motorháztetőt vagy a hűtőben lévő vizet. A benzin kémiai energiáját hő-, majd mechanikai energiává alakítva hasznos munkát végez - forgatja a tengelyt. De a legtöbb termelt hő elvész, mivel nem hasznos munka nem lehet kiszedni belőle, és ami a kipufogócsőből kijön, az semmiképpen sem benzin. Ahol hőenergia elvész, de nem tűnik el, hanem eloszlik (eloszlik). A forró motorháztető természetesen lehűl, és a motorban lévő hengerek minden egyes ciklusa ismét hőt ad hozzá. Ily módon a rendszer a termodinamikai egyensúly elérésére törekszik.

Az entrópia jellemzői

Clausius arra következtetett általános elv a termodinamika második főtételére a képletben dS ≥ 0. Fizikai jelentés az entrópia „nem-csökkenéseként” definiálható: reverzibilis folyamatokban nem változik, irreverzibilis folyamatokban növekszik.

Megjegyzendő, hogy minden valós A „nem csökkenő” kifejezés csak azt tükrözi, hogy a jelenség figyelembevétele egy elméletileg lehetséges idealizált változatot is tartalmaz. Vagyis bármely spontán folyamatban növekszik a nem elérhető energia mennyisége.

Az abszolút nulla elérésének lehetősége

Max Planck nagyban hozzájárult a termodinamika fejlődéséhez. A második főtétel statisztikai értelmezésén túl aktívan részt vett a termodinamika harmadik főtételének posztulálásában. Az első készítmény Walter Nernst nevéhez fűződik, és 1906-ból származik. Nernst tétele egy egyensúlyi rendszer viselkedését veszi figyelembe abszolút nullára hajló hőmérsékleten. A termodinamika első és második törvénye nem teszi lehetővé annak megállapítását, hogy adott körülmények között mekkora lesz az entrópia.

T = 0 K-en az energia nulla, a rendszer részecskéi megállítják a kaotikus hőmozgásokat és rendezett szerkezetet, termodinamikai valószínűségű kristályt alkotnak, egyenlő eggyel. Ez azt jelenti, hogy az entrópia is nullára megy (az alábbiakban megtudjuk, miért történik ez). A valóságban ezt még egy kicsit korábban is megteszi, amiből az következik, hogy bármilyen termodinamikai rendszert, testet abszolút nullára hűteni lehetetlen. A hőmérséklet a lehető legnagyobb mértékben megközelíti ezt a pontot, de nem éri el.

Perpetuum mobile: nem lehet, még ha nagyon akarná is

Clausius így általánosította és fogalmazta meg a termodinamika első és második törvényét: teljes energia bármely zárt rendszerben mindig állandó marad, és a teljes entrópia idővel növekszik.

Ennek az állításnak az első része tiltja az első típusú örökmozgót – olyan eszközt, amely külső forrásból származó energia beáramlása nélkül végez munkát. A második rész tiltja a második típusú örökmozgást is. Egy ilyen gép entrópiakompenzáció nélkül, a megmaradási törvény megsértése nélkül adná át a rendszer energiáját a munkába. Lehetséges lenne hőt kiszivattyúzni egy egyensúlyi rendszerből, például tojást sütni vagy acélt önteni energia felhasználásával hőmozgás vízmolekulákat, egyúttal lehűtve azt.

A termodinamika második és harmadik törvénye tiltja a második típusú örökmozgót.

Jaj, a természettől nem csak semmiért nem lehet kapni semmit, de jutalékot is kell fizetni.

"Hőhalál"

Kevés olyan fogalom van a tudományban, amely nem csak a nagyközönségben, hanem magukban a tudósokban is annyi ellentmondásos érzelmet váltott ki, mint az entrópia. A fizikusok, és mindenekelőtt maga Clausius, szinte azonnal extrapolálta a nem csökkenés törvényét először a Földre, majd az egész Univerzumra (miért is ne, mert termodinamikai rendszernek is tekinthető). Végül is fizikai mennyiség, fontos eleme A számításokat számos műszaki alkalmazásban egy bizonyos univerzális Gonosz megtestesüléseként kezdték el felfogni, amely elpusztítja a fényes és kedves világot.

A tudósok között is vannak ilyen vélemények: mivel a termodinamika második főtétele szerint az entrópia visszafordíthatatlanul növekszik, előbb-utóbb az Univerzum összes energiája szétszórt formába bomlik, és „termikus halál” következik be. Minek lehet örülni? Clausius például több évig nem merte publikálni megállapításait. Természetesen a „hőhalál” hipotézise azonnal sok kifogást emelt. A helyességét illetően továbbra is komoly kétségek merülnek fel.

Demon Sorter

1867-ben James Maxwell, a gázok molekuláris kinetikai elméletének egyik szerzője egy nagyon világos (bár fiktív) kísérletben kimutatta a termodinamika második főtételének látszólagos paradoxonát. A tapasztalatok röviden a következőkben foglalhatók össze.

Legyen egy edény gázzal. A benne lévő molekulák kaotikusan mozognak, sebességük némileg változik, de az átlagos kinetikus energia ugyanaz az egész edényben. Most az edényt egy válaszfallal két elkülönített részre osztjuk. átlagsebesség az edény mindkét felében lévő molekulák ugyanazok maradnak. A partíciót egy apró démon őrzi, amely lehetővé teszi a gyorsabb, „forró” molekulák behatolását az egyik részbe, a lassabb, „hideg” molekulák a másikba. Ennek eredményeként a gáz az első felében felmelegszik, a második felében pedig lehűl, vagyis a termodinamikai egyensúlyi állapotból a rendszer hőmérsékleti potenciálkülönbség felé mozog, ami entrópiacsökkenést jelent.

Az egész probléma az, hogy a kísérletben a rendszer nem spontán módon hajtja végre ezt az átmenetet. Kívülről kap energiát, aminek köszönhetően a partíció kinyílik és záródik, vagy a rendszerben szükségszerűen van egy démon, aki az energiáját a kapuőri feladatok ellátására fordítja. A démon entrópiájának növekedése bőven fedezi a gáz csökkenését.

Fegyelmezetlen molekulák

Vegyünk egy pohár vizet, és hagyjuk az asztalon. Nem szükséges figyelni az üveget, elég egy idő után visszatérni és ellenőrizni a benne lévő víz állapotát. Látni fogjuk, hogy a száma csökkent. Ha sokáig hagyja az üveget, akkor egyáltalán nem lesz benne víz, mert az egész elpárolog. A folyamat legelején az összes vízmolekula egy bizonyos térrészben volt, amelyet az üveg falai korlátoztak. A kísérlet végén szétszéledtek a szobában. Egy helyiség térfogatában a molekuláknak sokkal több lehetőségük van helyük megváltoztatására anélkül, hogy a rendszer állapotára bármiféle következmény lenne. Semmiképpen nem tudjuk összegyűjteni őket egy egységes „kollektívává”, és visszanyomni őket a pohárba, hogy egészségünk érdekében ihassuk a vizet.

Ez azt jelenti, hogy a rendszer egy magasabb entrópiájú állapotba fejlődött. A termodinamika második főtétele, az entrópia, vagy egy rendszer részecskéinek diszperziós folyamata alapján. ebben az esetben vízmolekulák) visszafordíthatatlan. Miért van ez így?

Clausius nem válaszolt erre a kérdésre, és senki más nem tehette meg Ludwig Boltzmannig.

Makró és mikroállapotok

1872-ben ez a tudós bevezette a tudományba a termodinamika második főtételének statisztikai értelmezését. Végül is kialakulnak azok a makroszkopikus rendszerek, amelyekkel a termodinamika foglalkozik nagy mennyiség olyan elemek, amelyek viselkedése megfelel a statisztikai törvényeknek.

Térjünk vissza a vízmolekulákra. A szobában kaotikusan repülve elfoglalhatják különböző pozíciókat, van némi sebességbeli különbség (a molekulák folyamatosan ütköznek egymással és a levegőben lévő más részecskékkel). A molekularendszer állapotának minden változatát mikroállapotnak és az ilyen változatoknak nevezzük nagy mennyiség. Ha az opciók túlnyomó többsége megvalósul, a rendszer makroállapota semmilyen módon nem változik.

Semmi sem tilos, de néhány dolog nagyon valószínűtlen

A híres S = k lnW reláció a számhoz kapcsolódik lehetséges módjai, amellyel egy termodinamikai rendszer (W) egy bizonyos makroállapotát S entrópiájával fejezhetjük ki. A W értékét termodinamikai valószínűségnek nevezzük. Ennek a képletnek végső formáját Max Planck adta. A k együtthatót, amely rendkívül kicsi (1,38 × 10 −23 J/K) az energia és a hőmérséklet kapcsolatát jellemzi, Planck nevezte. Boltzmann állandó annak a tudósnak a tiszteletére, aki először javasolta a termodinamika második főtételének statisztikai értelmezését.

Világos, hogy W mindig természetes szám 1, 2, 3,…N (nincs töredékszámú út). Ekkor W logaritmusa, tehát az entrópia nem lehet negatív. A rendszer egyetlen lehetséges mikroállapotában az entrópia nullává válik. Ha visszatérünk a poharunkhoz, akkor ezt a posztulátumot a következőképpen ábrázolhatjuk: a vízmolekulák, véletlenszerűen száguldozva a helyiségben, visszatértek az üvegbe. Ugyanakkor mindegyik pontosan megismételte a maga útját, és ugyanazt a helyet foglalta el a pohárban, amelyben az indulás előtt volt. Semmi sem tiltja ennek az opciónak a megvalósítását, amelyben az entrópia nullával egyenlő. Csak arra várni, hogy ilyen eltűnően kicsi a valószínűsége, nem éri meg. Ez egy példa arra, amit csak elméletileg lehet megvalósítani.

Minden összekeveredett a házban...

Tehát a molekulák kaotikusan repülnek a szobában különböző utak. Nincs mintázat a helyükön, nincs rend a rendszerben, hiába változtatja a mikroállapotok opcióit, semmi közérthető szerkezet nem követhető nyomon. Az üvegben ugyanez volt, de a helyszűke miatt a molekulák nem változtatták olyan aktívan a helyzetüket.

A rendszer kaotikus, rendezetlen állapota, mint a legvalószínűbb, a maximális entrópiájának felel meg. A pohárban lévő víz az alacsonyabb entrópiás állapot példája. A helyiségben egyenletesen elosztott káoszból az átmenet gyakorlatilag lehetetlen.

Vegyünk egy mindannyiunk számára érthetőbb példát – a ház rendetlenségének feltakarítását. Ahhoz, hogy mindent a helyére tegyünk, energiát is kell költenünk. E munka során felforrósodunk (vagyis nem fagyunk meg). Kiderült, hogy az entrópia előnyös lehet. Valóban így van. Még ennél is többet mondhatunk: az entrópia, és ezen keresztül a termodinamika második főtétele (az energiával együtt) irányítja az Univerzumot. Vessünk még egy pillantást a reverzibilis folyamatokra. Így nézne ki a világ, ha nem lenne entrópia: nincs fejlődés, nem léteznének galaxisok, csillagok, bolygók. Nincs élet...

Még néhány információ a hőhalálról. Eszik jó hírek. Mert szerint statisztikai elmélet, a „tilos” folyamatok valójában valószínűtlenek egy termodinamikai egyensúlyi rendszerben – a termodinamika második főtételének spontán megsértése. Olyan nagyok lehetnek, amennyit csak akar. Amikor a gravitáció be van kapcsolva termodinamikai rendszer a részecskék eloszlása ​​többé nem lesz kaotikusan egyenletes, és nem érhető el a maximális entrópia állapota. Ráadásul az Univerzum nem változatlan, állandó és nem állandó. Következésképpen a „hőhalál” kérdésének már maga a megfogalmazása is értelmetlen.