Перспективы энергетики с точки зрения термодинамики — страница 7

  • Просмотров 402
  • Скачиваний 11
  • Размер файла 58
    Кб

системы термодинамическая вероятность W данного макросостояния пропорциональна его статистическому весу и определяется энтропией системы: W ~ exp (S/k).   Таким образом, закон возрастания энтропии имеет статистически-вероятностный характер и выражает постоянную тенденцию системы к переходу в более вероятное состояние. Отсюда следует, что наиболее вероятным состоянием, достижимым для системы, является такое, в котором события,

происходящие в системе одновременно, статистически взаимно компенсируются 2. Однако полная энтропия системы вместе с окружающей средой возрастает, ибо биологические процессы осуществляются за счет энтропии солнечного излучения и т.д. Л. Больцман, предпринявший попытку объяснить, почему порядок уступает место беспорядку, сформулировал Н – теорему, являющуюся результатом соединения двух подходов к приближению газа к

состоянию равновесия – макроскопического (законов ньютоновской механики, описывающих движение молекул) и микроскопического (исходящего из ________________ 2 http://interlibrary.narod.ru/ Доброборский Б.С.Термодинамика биологических систем.  Глава 1.Термодинамика и «Всеобщий закон биологии» Бауэра представления газа как стремящегося к беспорядочному перераспределению). Из теоремы следовал вывод о том, что энтропия может только возрастать –

таково поведение термодинамических систем во времени. Однако с Н – теоремой Больцмана оказался связанным пародокс, вокруг которого возникла дискуссия. Суть заключается в том, что с помощью одной основанной на механике Ньютона молекулярной теории доказать постоянный рост энтропии замкнутой системы нельзя, поскольку ньютоновская механика симметрична во времени – любое движение атомов, основанное на законах ньютоновской

механики, может быть представлено, как происходящее в обратном направлении. Т.к. асимметрию нельзя вывести из симметрии, то теорема Больцмана (которая на основе лишь одной механики Ньютона утверждает, что возрастание энтропии асимметрично во времени) не может быть верной – для доказательства необходимо было к законам механики добавить и асимметрию. Н – теорема Больцмана описывает механизм перехода газа из состояния с низкой

энтропией в равновесное, но не объясняет, почему это происходит в одном и том же направлении во времени, а именно из прошлого в будущее. А раз это так, то больцмановская модель лишается временной асимметрии. Но временная асимметрия – это реальный факт. Упорядоченность реальных систем может возникать за счет внешних воздействий, а не за счет внутренних беспорядочных флуктуаций (дом, например, воздвигается строителями, а не в