Принцип зростання ентропії

Теорія «теплової смерті» і поява терміну ентропія

Вперше це поняття ввів німецький фізик Р. Клаузіус в середині позаминулого століття. Він разом з В. Томсоном відкрив другий початок термодинаміки, яке змусило вчених зробити несподівані висновки. Вони виявили наявність фундаментальної асиметрії, тобто односпрямованість всіх процесів, мимовільно відбуваються в природі. Це доводять всі процеси відбуваються навколо людини. Наприклад, гарячі тіла через певний проміжок часу остигають, але самі по собі холодні речі гарячими не стають, або стрибучий м`яч у результаті зупиняється, а м`яч, що лежить на землі, не стане мимовільно підскакувати. Це прояв властивостей природи, відмінних від властивостей збереження енергії. Воно полягає в тому, що, незважаючи на те, що повна кількість енергії має зберігатися в будь-якій дії, розподіл її змінюється необоротним чином. У процесі перетворення, енергія в кінцевому результаті перетворюється в тепло, яке, не будучи ні в чому задіяно, розчиняється в повітрі. Це привело вчених до думки, що колись настане момент, коли зірки згаснуть, всі процеси у Всесвіті зупиняться, і настане стан, так званої «теплової смерті». У зв`язку з цим була введена фізична величина, що отримала ім`я ентропія. За своєю суттю - це міра ступеня хаосу в стані фізичної системи.

Принцип ентропії

Друге початок термодинаміки говорить про те, що ентропія замкнутої системи фізичних тіл, ні за яких обставин не убуває, як мінімум вона залишається постійною. Будь-які процеси, що відбуваються у Всесвіті, супроводжуються зростанням ентропії. Саме це твердження прийнято вважати її принципом. Крім того, ентропія характеризує умови, за яких запасається енергія. Наприклад, якщо запас енергії відбувається при високій температурі, то її ентропія буде мати досить низький показник, а якість, навпаки, високий. І, навпаки, те ж саме кількість енергії, запасається при низькій температурі, буде володіти високою ентропією, а якість стане низьким. Під якістю енергії мається на увазі можливість застосування будь-якого виду енергії для здійснення корисної роботи.

Зростання ентропії - це ознака, властивий всім природним процесам. Він відповідає запасу енергії в умовах більш низьких температур. Принцип зростання ентропії зводиться до твердження, що ентропія ізольованих систем обов`язково буде зростати при будь-якій зміні їх стану, вона залишиться незмінною лише в тому випадку, якщо процеси будуть оборотними.

Ці твердження про існування і зростання ентропії ґрунтуються на постулаті, що відбиває необоротність реальних природних процесів. Насправді принципи існування і зростання ентропії мають між собою мало спільного. У фізичному сенсі принцип існування ентропії обумовлює термодинамічні властивості систем, а принцип зростання ентропії - саме ймовірне розвиток реальних природних процесів.