Зүүн талд байгаа зурагт:Термодинамикийн хоёр дахь хуулийг эсэргүүцсэн Христийн шашны консерваторуудын эсэргүүцэл. Зурагт хуудас дээрх бичээсүүд: "энтропи" гэсэн үгийг хассан; "Би шинжлэх ухааны үндсэн зарчмуудыг хүлээн зөвшөөрч, санал өгөхгүй байна."

ТЕРМОДИНАМИКИЙН ХОЁРДУГААР ХУУЛЬ БА БҮТЭЭЛИЙН АСУУЛТ

2000-аад оны эхээр христийн шашны хуучинсаг үзэлтнүүд Капитолын (АНУ Канзас, Канзас) шатан дээр цугларч, шинжлэх ухааны үндсэн зарчмыг - термодинамикийн хоёр дахь хуулийг (зүүн талын зургийг харна уу) хүчингүй болгохыг шаардав. Үүний шалтгаан нь энэ физик хууль нь орчлон ертөнцийн дулааны үхлийг урьдчилан таамаглаж байгаа тул Бүтээгчид итгэх итгэлтэй нь зөрчилддөг гэсэн итгэл үнэмшилтэй байсан юм. Ийм ирээдүй рүү тэмүүлж байгаа энэ хорвоод амьдарч, хүүхдүүддээ ингэж сургамааргүй байна гэж жагсагчид хэлэв. Термодинамикийн хоёр дахь хуулийн эсрэг кампанит ажлыг удирдаж байгаа хүн бол Канзас мужийн сенатч бөгөөд энэ хууль нь "энэхүү, хайраар дүүрэн Бурханы бүтээсэн ертөнц гэж бидний хүүхдүүдийн ертөнцийг ойлгоход заналхийлж байна" гэж үздэг.

Энэ нь хачирхалтай боловч АНУ-д Бүтээлийн судалгааны хүрээлэнгийн ерөнхийлөгч Дуэйн Гиш тэргүүтэй христийн шашны өөр нэг хөдөлгөөн нь эсрэгээрээ термодинамикийн хоёр дахь хуулийг шинжлэх ухааны үндэслэлтэй гэж үзээд зогсохгүй, үүнийг хичээнгүйлэн уриалж байна. ертөнцийг бурхан бүтээсэн гэдгийг батлах. Тэдний гол аргументуудын нэг нь эргэн тойрон дахь бүх зүйл бүтээхээс илүү аяндаа устаж үгүй ​​болох хандлагатай байдаг тул амьдрал аяндаа үүсэх боломжгүй юм.

Христийн шашны эдгээр хоёр хөдөлгөөний хооронд ийм гайхалтай зөрчилдөөн байгаа тул логик асуулт гарч ирдэг - тэдгээрийн аль нь зөв бэ? Тэгээд хэн нэгний зөв гэж үү?

Энэ нийтлэлдБид термодинамикийн хоёр дахь хуулийг хаана хэрэглэх боломжтой, хаана хэрэглэх боломжгүй, энэ нь Бүтээгчид итгэх итгэлийн асуудалтай хэрхэн холбогдож байгааг судлах болно.

Термодинамикнь дулаан болон бусад төрлийн энергийн хамаарал, хувирлыг судалдаг физикийн салбар юм. Энэ нь термодинамикийн зарчим (заримдаа хуулиуд) гэж нэрлэгддэг хэд хэдэн үндсэн зарчим дээр суурилдаг. Тэдний дундаас хамгийн алдартай нь магадгүй хоёр дахь зарчим юм.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь дээр дурдсанаас гадна өөр томъёололтой байдаг. Бидний дурдсан бүтээлийн талаархи бүх маргаан тэдгээрийн аль нэгийг тойрон эргэлддэг. Энэхүү томъёолол нь энтропийн тухай ойлголттой холбоотой бөгөөд бид үүнийг мэддэг байх ёстой.

Энтропи(нэг тодорхойлолтын дагуу) нь тогтолцооны эмх замбараагүй байдал, эмх замбараагүй байдлын үзүүлэлт юм. Энгийнээр хэлбэл, системд эмх замбараагүй байдал ноёрхох тусам энтропи өндөр байдаг. Термодинамик системүүдийн хувьд энтропи өндөр байх тусам системийг бүрдүүлэгч материаллаг хэсгүүдийн (жишээлбэл, молекулуудын) хөдөлгөөн илүү эмх замбараагүй байдаг.

Цаг хугацаа өнгөрөхөд эрдэмтэд энтропи бол илүү өргөн хүрээтэй ойлголт бөгөөд зөвхөн термодинамик системд хамаарахгүй гэдгийг ойлгосон. Ерөнхийдөө аливаа системд тодорхой хэмжээний эмх замбараагүй байдал байдаг бөгөөд энэ нь өөрчлөгдөж болно - нэмэгдэх эсвэл буурах. Энэ тохиолдолд энтропийн тухай ярих нь зүйтэй. Энд зарим жишээ байна:

· Шилэн ус.Хэрэв ус хөлдөж мөс болж хувирвал түүний молекулууд нь болор тортой холбогддог. Энэ нь ус хайлж, молекулууд санамсаргүй байдлаар хөдөлж байх үеийнхээс илүү их дараалалтай (энтропи багатай) тохирч байна. Гэсэн хэдий ч хайлж дууссаны дараа ус нь ямар нэгэн хэлбэрийг хадгалсан хэвээр байна - түүний байрлах шил. Хэрэв ус ууршвал молекулууд улам эрчимтэй хөдөлж, тэдэнд өгсөн бүх эзэлхүүнийг эзэлдэг бөгөөд илүү эмх замбараагүй хөдөлдөг. Тиймээс энтропи улам бүр нэмэгддэг.

· Нарны систем.Үүнээс гадна та эмх цэгц, эмх замбараагүй байдлыг хоёуланг нь ажиглаж болно. Гаригууд тойрог замдаа маш нарийвчлалтай хөдөлдөг тул одон орон судлаачид хэдэн мянган жилийн өмнө ямар ч үед тэдний байрлалыг урьдчилан таамаглаж чадна. Гэсэн хэдий ч нарны аймагт илүү эмх замбараагүй хөдөлдөг хэд хэдэн астероидын бүсүүд байдаг - тэдгээр нь мөргөлдөж, задарч, заримдаа бусад гаригууд дээр унадаг. Сансар судлаачдын үзэж байгаагаар эхэндээ нарны аймаг бүхэлдээ (Нарыг эс тооцвол) ийм жижиг гаригуудаар дүүрсэн бөгөөд тэдгээрээс дараа нь хатуу гаригууд үүссэн бөгөөд эдгээр астероидууд одоогийнхоос ч илүү эмх замбараагүй хөдөлсөн. Хэрэв энэ үнэн бол нарны аймгийн энтропи (Нарыг эс тооцвол) анхандаа илүү өндөр байсан.

· Галакси.Галактик нь төвийг нь тойрон хөдөлдөг одуудаас бүрддэг. Гэхдээ энд ч гэсэн тодорхой хэмжээний эмх замбараагүй байдал байдаг: одод заримдаа мөргөлдөж, хөдөлгөөний чиглэлээ өөрчилдөг, харилцан нөлөөллийн улмаас тойрог зам нь тийм ч тохиромжтой биш, зарим талаараа эмх замбараагүй байдлаар өөрчлөгддөг. Тэгэхээр энэ системд энтропи тэг биш байна.

· Хүүхдийн өрөө.Бага насны хүүхэдтэй хүмүүс энтропийн өсөлтийг өөрийн нүдээр ажиглах шаардлагатай болдог. Тэд цэвэрлэгээ хийсний дараа орон сууц харьцангуй эмх цэгцтэй байна. Гэсэн хэдий ч, энэ байрны энтропи мэдэгдэхүйц нэмэгдэхийн тулд тэнд ганц хоёр хүүхэд сэрүүн байдалд байхаас хэдхэн цаг (заримдаа бага) хангалттай ...

Хэрэв сүүлийн жишээ таныг инээлгэсэн бол энтропи гэж юу болохыг та ойлгох байх.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль руу буцахдаа, бидний хэлсэнчлэн энэ нь энтропи гэсэн ойлголттой холбоотой өөр нэг томъёололтой гэдгийг санацгаая. Энэ нь иймэрхүү сонсогдож байна: тусгаарлагдсан системд энтропи буурах боломжгүй. Өөрөөр хэлбэл, хүрээлэн буй ертөнцөөс бүрэн тасарсан аливаа системд эмх замбараагүй байдал аяндаа буурч чадахгүй: энэ нь зөвхөн нэмэгдэж, эсвэл онцгой тохиолдолд ижил түвшинд хэвээр үлдэж болно.

Хэрэв та дулаахан, цоожтой өрөөнд мөсөн шоо хийвэл хэсэг хугацааны дараа хайлдаг. Гэсэн хэдий ч энэ өрөөнд үүссэн шалбааг ус хэзээ ч дахин мөсөн шоо болж хувирахгүй. Тэнд нэг шил сүрчиг нээвэл үнэр нь өрөөнд тархах болно. Гэхдээ юу ч үүнийг буцааж лонхонд оруулахгүй. Тэнд лаа асаавал шатах болно, гэхдээ юу ч утааг эргүүлж лаа болгохгүй. Эдгээр бүх үйл явц нь чиглэлтэй, эргэлт буцалтгүй байдлаар тодорхойлогддог. Зөвхөн энэ өрөөнд төдийгүй бүхэл бүтэн орчлон ертөнцөд тохиолддог ийм эргэлт буцалтгүй үйл явцын шалтгаан нь термодинамикийн хоёрдугаар хуульд байдаг.

Гэсэн хэдий ч энэ хууль нь энгийн мэт харагддаг ч сонгодог физикийн хамгийн хэцүү, ихэнхдээ буруу ойлгогддог хуулиудын нэг юм. Баримт нь түүний томъёололд заримдаа хангалтгүй анхаарал хандуулдаг нэг үг байдаг - энэ бол "тусгаарлагдсан" гэсэн үг юм. Термодинамикийн хоёр дахь хуулийн дагуу энтропи (эмх замбараагүй байдал) зөвхөн тусгаарлагдсан системд буурч чадахгүй. Энэ бол хууль. Гэсэн хэдий ч бусад системүүдэд энэ нь хууль байхаа больсон бөгөөд тэдгээрийн энтропи нь нэмэгдэж эсвэл буурч болно.

Тусгаарлагдсан систем гэж юу вэ? Термодинамикийн үүднээс ерөнхийдөө ямар төрлийн системүүд байдгийг харцгаая.

· Нээлттэй.Эдгээр нь гадаад ертөнцтэй бодис (болон магадгүй энерги) солилцдог системүүд юм. Жишээ нь: машин (бензин, агаар, дулаан ялгаруулдаг).

· Хаалттай.Эдгээр нь гадаад ертөнцтэй бодис солилцдоггүй, харин түүнтэй энерги солилцдог системүүд юм. Жишээ нь: сансрын хөлөг (битүүмжилсэн боловч нарны хавтанг ашиглан нарны эрчим хүчийг шингээдэг).

· Тусгаарлагдсан (хаалттай).Эдгээр нь гадаад ертөнцтэй бодис, энерги солилцдоггүй системүүд юм. Жишээ нь: термос (битүүмжилж, дулаанаа хадгалдаг).

Бидний тэмдэглэснээр термодинамикийн хоёр дахь хууль нь зөвхөн жагсаасан төрлийн системүүдийн гурав дахь нь л хамаарна.

Үүнийг харуулахын тулд цоожтой дулаан өрөө, дотор нь хайлж байсан мөсөөс бүрдсэн системийг эргэн санацгаая. Тохиромжтой тохиолдолд энэ нь тусгаарлагдсан системтэй тохирч, энтропи нэмэгдсэн. Гэсэн хэдий ч одоо гадаа хүйтэн жавартай байна гэж төсөөлөөд бид цонхоо нээлээ. Систем нээлттэй болсон: хүйтэн агаар өрөөнд орж эхэлж, өрөөний температур тэгээс доош буурч, өмнө нь шалбааг болон хувирч байсан бидний мөсөн хэсэг дахин хөлдөв.

Бодит амьдрал дээр цоожтой өрөө нь тусгаарлагдсан систем биш, учир нь үнэндээ шил, тэр ч байтугай тоосго нь дулааныг нэвтрүүлэх боломжийг олгодог. Дээр дурдсанчлан дулаан нь энергийн нэг хэлбэр юм. Тиймээс цоожтой өрөө нь үнэндээ тусгаарлагдсан өрөө биш, харин хаалттай систем юм. Бид бүх цонх, хаалгыг сайтар битүүмжилсэн ч гэсэн дулаан аажмаар өрөөнөөс гарч, хөлдөж, бидний шалбааг мөс болж хувирна.

Өөр нэг ижил төстэй жишээ бол хөлдөөгчтэй өрөө юм. Хөлдөөгчийг унтраасан үед түүний температур өрөөний температуртай ижил байна. Гэхдээ та үүнийг асаахад л хөргөж, системийн энтропи буурч эхэлнэ. Ийм систем хаалттай болсон, өөрөөр хэлбэл хүрээлэн буй орчноос (энэ тохиолдолд цахилгаан) эрчим хүч хэрэглэдэг тул энэ нь боломжтой болдог.

Эхний тохиолдолд (мөсний хэсэгтэй өрөө) систем нь хүрээлэн буй орчинд эрчим хүч гаргаж, хоёрдугаарт (хөлдөөгчтэй өрөө) эсрэгээр нь хүлээн авсан нь анхаарал татаж байна. Гэсэн хэдий ч хоёр системийн энтропи буурсан. Энэ нь термодинамикийн 2-р хууль өөрчлөгдөшгүй хуулийн үүрэг гүйцэтгэхээ болихын тулд ерөнхий тохиолдолд энерги дамжуулах чиглэл чухал биш, харин систем ба тэдгээрийн хооронд ийм дамжуулалтын баримт байгаа нь чухал юм. гадаад ертөнц.

АМЬД БУС БАЙГАЛИЙН ЭНТРОПИ БУУРСАН ЖИШЭЭ.Дээр дурдсан системийн жишээг хүн бүтээсэн. Амьгүй байгальд оюун санааны оролцоогүйгээр энтропи буурч байгаа жишээ бий юу? Тиймээ, хүссэнээрээ.

Хэрэв та ухаантай, бага зэрэг цаг зарцуулдаг бол ижил төстэй олон мянган жишээг санаж, бичиж болно. Жагсаалтад дурдсан олон тохиолдлуудад энтропи буурах нь тусгаарлагдсан осол биш, харин хэв маяг юм - үүн рүү чиглэсэн хандлага нь ийм системийг барьж байгуулахад угаасаа байдаг гэдгийг анхаарах нь чухал юм. Тиймээс энэ нь тохиромжтой нөхцөл байдал үүсэх бүрт тохиолддог бөгөөд эдгээр нөхцөл байдал байгаа тохиолдолд маш удаан үргэлжлэх боломжтой. Эдгээр бүх жишээнүүд нь энтропийг бууруулдаг нарийн төвөгтэй механизм, оюун санааны оролцоог шаарддаггүй.

Мэдээжийн хэрэг, хэрэв систем тусгаарлагдаагүй бол түүний доторх энтропи буурах шаардлагагүй болно. Харин эсрэгээрээ энэ нь энтропийн өсөлт, өөрөөр хэлбэл эмх замбараагүй байдал улам бүр аяндаа үүсдэг. Ямартай ч хараа хяналтгүй, арчилгаагүй орхисон аливаа зүйл дүрмээр бол сайжрах бус муудаж, ашиглах боломжгүй болдогт бид дассан. Энэ нь материаллаг ертөнцийн тодорхой үндсэн шинж чанар гэж хэлж болно - аяндаа доройтох хүсэл, энтропи нэмэгдүүлэх ерөнхий хандлага.

Гэсэн хэдий ч энэхүү хадмал гарчиг нь энэ ерөнхий хандлага нь зөвхөн тусгаарлагдсан системд хууль гэдгийг харуулсан. Бусад системүүдэд энтропийн өсөлт нь хууль биш юм - бүх зүйл тодорхой системийн шинж чанар, түүний байрлах нөхцлөөс хамаарна. Тэдэнд термодинамикийн хоёр дахь хуулийг тодорхойлолтоор нь хэрэглэх боломжгүй. Нээлттэй эсвэл хаалттай системүүдийн аль нэгэнд энтропи нэмэгдэж байсан ч энэ нь термодинамикийн хоёр дахь хуулийн биелэлт биш, харин зөвхөн материаллаг ертөнцийн шинж чанар болох энтропийг нэмэгдүүлэх ерөнхий хандлагын илрэл юм. туйлаас хол.

Урам зоригтой ажиглагч оддын тэнгэрийг харах, түүнчлэн туршлагатай одон орон судлаач дурангаар харах үед хоёулаа түүний гоо үзэсгэлэнг төдийгүй энэ макро сансарт ноёрхож буй гайхалтай дэг журмыг ажиглаж чадна.

Гэсэн хэдий ч энэ тушаалыг Бурхан ертөнцийг бүтээсэн гэдгийг батлахад ашиглаж болох уу? Термодинамикийн 2-р хуулийн дагуу орчлон ертөнц эмх замбараагүй байдалд ороогүй тул энэ нь Бурханаар хянагддаг гэдгийг батлах ийм үндэслэлийг ашиглах нь зөв үү?

Магадгүй та тийм гэж бодож дассан байх. Гэвч үнэн хэрэгтээ түгээмэл итгэл үнэмшлийн эсрэг, үгүй. Илүү нарийн яривал, үүнтэй холбогдуулан термодинамикийн хоёр дахь хууль биш харин арай өөр нотлох баримтыг ашиглах боломжтой бөгөөд шаардлагатай юм.

Нэгдүгээрт, Орчлон ертөнц тусгаарлагдсан систем гэдэг нь хараахан нотлогдоогүй байна. Мэдээжийн хэрэг, эсрэгээр нь нотлогдоогүй байгаа ч термодинамикийн хоёр дахь хуулийг бүхэлд нь хэрэглэж болно гэдгийг тодорхой хэлэх боломжгүй байна.

Гэхдээ Орчлон ертөнцийг систем болгон тусгаарлах нь ирээдүйд нотлогдох болно гэж бодъё (энэ нь бүрэн боломжтой). Тэгээд яах вэ?

Хоёрдугаарт, термодинамикийн хоёр дахь хууль нь тодорхой системд яг юу хаанчлахыг заагаагүй - дэг журам эсвэл эмх замбараагүй байдал. Хоёрдахь хуульд энэ дэг журам, эмх замбараагүй байдал аль чиглэлд өөрчлөгдөхийг хэлдэг - тусгаарлагдсан системд эмх замбараагүй байдал нэмэгдэх болно. Орчлон ертөнцийн дэг журам ямар чиглэлд өөрчлөгддөг вэ? Хэрэв бид орчлон ертөнцийг бүхэлд нь ярих юм бол эмх замбараагүй байдал (мөн энтропи) нэмэгдэж байна. Энд орчлон ертөнцийг бие даасан одод, галактик эсвэл тэдгээрийн бөөгнөрөлтэй андуурч болохгүй. Бие даасан галактикууд (манай Сүүн зам шиг) маш тогтвортой бүтэцтэй байж болох ба олон сая жилийн туршид огт доройтдоггүй юм шиг санагддаг. Гэхдээ тэдгээр нь тусгаарлагдсан систем биш: тэд хүрээлэн буй орон зайд эрчим хүч (гэрэл, дулаан гэх мэт) байнга цацруулдаг. Одууд шатаж, од хоорондын орон зайд байнга бодис (нарны салхи) ялгаруулдаг. Үүний ачаар орчлон ертөнцөд од, галактикийн бүтэцтэй бодисыг эмх замбараагүй тархсан энерги, хий болгон хувиргах тасралтгүй үйл явц явагддаг. Хэрэв энтропи нэмэгдэхгүй бол энэ нь юу вэ?

Эдгээр доройтлын үйл явц нь мэдээжийн хэрэг маш удаан явагддаг тул бид үүнийг мэдрэхгүй байх шиг байна. Гэхдээ хэрэв бид тэдгээрийг маш хурдацтай ажиглаж чадвал, жишээ нь, нэг их наяд дахин хурдан, оддын төрөлт, үхлийн тухай маш гайхалтай дүр зураг бидний нүдний өмнө нээгдэх болно. Орчлон ертөнц үүссэн цагаас хойш оршин байсан анхны одод аль хэдийн үхсэн гэдгийг санах нь зүйтэй. Сансар судлаачдын үзэж байгаагаар манай гараг нэг удаа шатсан одны оршин тогтнох, дэлбэрэлтийн үлдэгдэлээс бүрддэг; Ийм дэлбэрэлтийн үр дүнд бүх хүнд химийн элементүүд үүсдэг.

Тиймээс, хэрэв бид Орчлон ертөнцийг тусгаарлагдсан систем гэж үзвэл термодинамикийн хоёр дахь хууль нь өнгөрсөн болон өнөөдөр аль алинд нь ерөнхийдөө хангагдсан байдаг. Энэ бол Бурханы тогтоосон хуулиудын нэг бөгөөд энэ нь бусад физик хуулиудтай адилаар Орчлон ертөнцөд үйлчилдэг.

Дээр дурдсаныг үл харгалзан Орчлон ертөнцөд дэг журамтай холбоотой олон гайхалтай зүйл байдаг, гэхдээ энэ нь термодинамикийн хоёрдугаар хуулиас биш, харин бусад шалтгаанаас үүдэлтэй юм.

Ийнхүү Newsweek сэтгүүл (1998 оны 11-р сарын 9-ний өдрийн дугаар) Орчлон ертөнцийг бий болгох нээлтүүд биднийг ямар дүгнэлтэд хүргэж байгааг судалжээ. Баримтууд нь "Эхлэл ном"-ын тайлбартай илүү нийцэж байгаа гэрэл ба энергийн асар их тэсрэлтээс "ex nihilo" энерги, хөдөлгөөний гарал үүслийг харуулж байна" гэжээ. Newsweek сэтгүүл Орчлон ертөнцийн төрөлттэй ижил төстэй байдлыг энэ үйл явдлын Библийн тайлбартай хэрхэн тайлбарласныг анхаарч үзээрэй.

Энэ сэтгүүлд: “Чөлөөлөгдсөн хүчнүүд гайхалтай (гайхамшигтай юу?) тэнцвэртэй байсан бөгөөд хэвээр байна: хэрвээ Их тэсрэлт бага зэрэг хүчтэй байсан бол орчлон ертөнцийн тэлэлт илүү удаан, удалгүй (хэдэн сая жилийн дараа) үргэлжлэх байсан. эсвэл хэдхэн минутын дотор - ямар ч тохиолдолд удахгүй ) процесс урвуу болж, нуралт үүсэх болно. Хэрэв дэлбэрэлт бага зэрэг хүчтэй байсан бол орчлон ертөнц хэтэрхий ховордсон "шингэн шөл" болж хувирч, одод үүсэх боломжгүй байх байсан. Бидний оршин тогтнох боломж одон орны хувьд маш бага байсан. Их тэсрэлтийн үед матери ба энергийн орон зайн эзлэхүүнтэй харьцуулсан харьцаа нь хамгийн тохиромжтой харьцааны нэг квадриллионы нэг хувийн дотор байх ёстой."

Newsweek Орчлон ертөнцийн бүтээн байгуулалтыг хянадаг хэн нэгэн байдаг гэж үздэг бөгөөд үүнийг мэддэг: "Нэг градусыг ч гэсэн (дээр дурдсанчлан алдааны зөрүү нь нэг хувийн квадриллионы нэг байсан) ... үр дүн нь зөвхөн эв нэгдэл биш юм. , гэхдээ мөнхийн энтропи ба мөс."

Астрофизикч Алан Лайтман: "Орчлон ертөнц маш өндөр зохион байгуулалттай бүтээгдсэн нь [эрдэмтдийн] хувьд нууц юм." Тэрээр "Амжилтанд хүрэхийг эрмэлздэг аливаа сансар судлалын онол эцэст нь энэ энтропийн нууцыг тайлбарлах ёстой" гэж нэмж хэлэв: Орчлон ертөнц яагаад эмх замбараагүй байдалд ороогүй юм бэ. Үйл явдлын зөв хөгжих магадлал ийм бага байх нь санамсаргүй тохиолдол байж болохгүй нь ойлгомжтой. (Сэрцгээ!, 6/22/99, хуудас 7-д иш татсан.)

Дээр дурдсанчлан креационистуудын дунд термодинамикийн хоёр дахь хууль нь амьгүй бодисоос амьдрал аяндаа үүсэх боломжгүйг нотолсон онолууд түгээмэл байдаг. 1970-аад оны сүүлч - 1980-аад оны эхээр Бүтээл судлалын хүрээлэн энэ сэдвээр ном гаргаж, тэр ч байтугай ЗХУ-ын ШУА-тай энэ асуудлаар захидал бичихийг оролдсон (захидал амжилтгүй болсон).

Гэхдээ дээр дурдсанчлан термодинамикийн хоёр дахь хууль нь зөвхөн тусгаарлагдсан системд хамаарна. Гэсэн хэдий ч Дэлхий бол тусгаарлагдсан систем биш, учир нь тэр нарнаас эрчим хүчийг байнга авч, эсрэгээрээ сансарт гаргадаг. Мөн амьд организм (жишээлбэл, амьд эс ч гэсэн) нь хүрээлэн буй орчин, бодистой солилцдог. Тиймээс термодинамикийн хоёр дахь хууль нь тодорхойлолтоор энэ асуудалд хамаарахгүй.

Материаллаг ертөнц нь энтропи өсөх тодорхой ерөнхий хандлагаар тодорхойлогддог бөгөөд үүний улмаас аливаа зүйл бий болохоос илүү их сүйрч, эмх замбараагүй байдалд ордог гэж дээр дурдсан. Гэсэн хэдий ч бидний тэмдэглэснээр энэ нь хууль биш юм. Түүгээр ч барахгүй, дассан макро ертөнцөөсөө салж, бичил ертөнц - атом, молекулуудын ертөнцөд (мөн эндээс амьдрал эхлэх ёстой) орвол буцах нь хамаагүй хялбар болохыг бид харах болно. түүний доторх энтропи нэмэгдэх процессууд. Заримдаа нэг сохор, хяналтгүй нөлөөлөл нь системийн энтропи буурч эхлэхэд хангалттай байдаг. Манай гараг агаар мандал дахь нарны цацраг, далайн ёроол дахь галт уулын дулаан, дэлхийн гадаргуу дээрх салхи гэх мэт ийм нөлөөллийн жишээгээр дүүрэн байдаг. Үүний үр дүнд олон үйл явц нь эсрэгээрээ, "тааламжгүй" чиглэлд урсдаг, эсвэл эсрэг чиглэл нь тэдний хувьд "таатай" болж хувирдаг (жишээлбэл, "Амьгүй байгаль дахь энтропи буурах жишээ" гэсэн хадмал гарчигнаас үзнэ үү). Тиймээс, энтропийг нэмэгдүүлэх бидний ерөнхий хандлагыг ч гэсэн амьдрал бий болоход ямар нэгэн үнэмлэхүй дүрэм болгон ашиглах боломжгүй: үүнд хэт олон үл хамаарах зүйлүүд байдаг.

Мэдээжийн хэрэг, энэ нь термодинамикийн хоёр дахь хууль амьдрал аяндаа үүсэхийг хориглодоггүй тул амьдрал өөрөө бий болно гэсэн үг биш юм. Ийм үйл явцыг боломжгүй эсвэл туйлын боломжгүй болгодог өөр олон зүйл байдаг ч тэдгээр нь термодинамик болон түүний хоёрдугаар хуультай ямар ч холбоогүй болсон.

Жишээлбэл, эрдэмтэд дэлхийн анхдагч агаар мандлын таамаглалыг дуурайж, хиймэл нөхцөлд хэд хэдэн төрлийн амин хүчлийг олж авч чадсан. Амин хүчлүүд нь амьдралын нэг төрлийн барилгын материал юм: амьд организмд уураг (уураг) үүсгэхэд ашигладаг. Гэсэн хэдий ч амьдралд шаардлагатай уураг нь хэдэн зуун, заримдаа хэдэн мянган амин хүчлээс бүрддэг бөгөөд хатуу дарааллаар холбогдож, тусгай хэлбэрээр тусгай хэлбэрээр байрлуулсан байдаг (баруун талын зургийг үз). Хэрэв та амин хүчлүүдийг санамсаргүй дарааллаар нэгтгэвэл, зөвхөн нэг харьцангуй энгийн функциональ уураг үүсгэх магадлал маш бага байх болно - энэ үйл явдал хэзээ ч тохиолдохгүй. Тэдний санамсаргүй тохиолдлууд нь ууланд тоосготой төстэй хэд хэдэн чулуу олж, байгалийн үйл явцын нөлөөн дор ойролцоо чулуун байшинг ижил чулуунаас санамсаргүй байдлаар бий болгосон гэж батлахтай ойролцоо байна.

Нөгөөтэйгүүр, амьдрал оршин тогтнохын тулд уураг дангаараа хангалтгүй: ДНХ ба РНХ-ийн нарийн төвөгтэй молекулууд шаардлагатай байдаг бөгөөд тэдгээрийн санамсаргүй тохиолдлууд нь бас гайхалтай юм. ДНХ нь үндсэндээ уураг үүсгэхэд шаардлагатай бүтэцлэгдсэн мэдээллийн асар том агуулах юм. Энэ нь уураг, РНХ-ийн бүхэл бүтэн цогцолбороор үйлчилдэг бөгөөд энэ мэдээллийг хуулбарлаж, залруулж, "үйлдвэрлэлийн зориулалтаар" ашигладаг. Энэ бүхэн нь нэг систем бөгөөд бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь тус тусдаа ямар ч утгагүй бөгөөд тэдгээрийн аль нь ч үүнийг арилгах боломжгүй юм. Энэхүү системийн бүтэц, үйл ажиллагааны зарчмуудыг илүү гүнзгий судалж эхлэхэд л гайхалтай зохион бүтээгч үүнийг бүтээхэд ажилласан гэдгийг ойлгох хэрэгтэй.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь Бүтээгчид итгэх итгэлтэй ерөнхийдөө нийцэж байна уу? Тэр зөвхөн оршдог гэдгээрээ биш, харин дэлхий ертөнц, амьдралыг бүтээсэн гэдгээрээ (Эхлэл 1:1–27; Илчлэлт 4:11); Тэр дэлхий мөнх оршино гэж амласан (Дуулал 103:5), энэ нь Нар болон Орчлон ертөнц аль аль нь нэг хэлбэрээр мөнх байх болно гэсэн үг юм; хүмүүс дэлхий дээрх диваажинд мөнх амьдрах бөгөөд хэзээ ч үхэхгүй (Дуулал 36:29; Матай 25:46; Илчлэлт 21:3, 4)?

Термодинамикийн хоёр дахь хуульд итгэх итгэл нь Бүтээгч болон түүний амлалтад итгэх итгэлтэй бүрэн нийцдэг гэж бид баттай хэлж чадна. Үүний шалтгаан нь "тусгаарлагдсан системд энтропи буурах боломжгүй" гэсэн хуулийн томъёололд оршдог. Аливаа тусгаарлагдсан систем нь Бүтээгчийг оролцуулаад түүний ажилд хэн ч саад болохгүй л бол тусгаарлагдсан хэвээр байна. Гэвч тэрээр хөндлөнгөөс оролцож, шавхагдашгүй хүчнийхээ нэг хэсгийг түүн рүү чиглүүлмэгц систем тусгаарлагдахаа больж, термодинамикийн хоёрдугаар хууль түүнд ажиллахаа болино. Дээр дурдсан энтропийг нэмэгдүүлэх ерөнхий хандлагын талаар мөн адил зүйлийг хэлж болно. Тийм ээ, бидний эргэн тойронд байгаа атомаас эхлээд орчлон ертөнц хүртэлх бараг бүх зүйл цаг хугацааны явцад сүйрч, доройтох хандлагатай байдаг нь ойлгомжтой. Гэвч Бүтээгчид аливаа доройтлын үйл явцыг зогсоож, шаардлагатай гэж үзвэл тэр бүр буцаах шаардлагатай хүч чадал, мэргэн ухаантай.

Хүмүүс мөнх амьдралыг боломжгүй болгодог ямар үйл явцыг ихэвчлэн үзүүлдэг вэ?

· Хэдэн тэрбум жилийн дараа нар унтарна.Хэрэв Бүтээгч түүний ажилд хэзээ ч саад болоогүй бол ийм зүйл тохиолдох байсан. Гэсэн хэдий ч тэрээр орчлон ертөнцийг бүтээгч бөгөөд Нарыг үүрд асаахад хангалттай асар их энергитэй. Жишээлбэл, энерги зарцуулснаар наранд тохиолддог цөмийн урвалыг дахин хэдэн тэрбум жилийн турш цэнэглэх мэт эргүүлж, нарны салхи хэлбэрээр нарны алддаг бодисын хэмжээг нөхөж чаддаг.

· Эрт орой хэзээ нэгэн цагт дэлхий астероид эсвэл хар нүхтэй мөргөлдөх болно.Энэ магадлал хичнээн бага байсан ч энэ нь оршин байдаг бөгөөд энэ нь мөнхөд бодит байдал болно гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч Бурхан ийм аюултай объектуудыг манай гаригт ойртохоос урьдчилан сэргийлж, өөрийн хүчийг ашиглан дэлхийг аливаа хор хөнөөлөөс урьдчилан хамгаалж чадна.

· Сар дэлхийгээс нисч, дэлхий хүн амьдрах боломжгүй болно.Сар нь дэлхийн тэнхлэгийн хазайлтыг тогтворжуулдаг бөгөөд үүний ачаар түүн дээрх цаг агаар бага эсвэл тогтмол хэвээр байна. Сар дэлхийгээс аажмаар холдож байгаа тул ирээдүйд түүний тэнхлэгийн хазайлт өөрчлөгдөж, уур амьсгал нь тэсвэрлэх чадваргүй болж магадгүй юм. Гэвч Бурханд мэдээж ийм гамшигт өөрчлөлтөөс урьдчилан сэргийлэх, Сарыг өөрийн үзэмжээр тойрог замд нь байлгахад шаардлагатай хүч бий.

Материаллаг ертөнцийн юмс хөгшрөх, доройтох, эвдрэх хандлагатай байдаг нь эргэлзээгүй. Гэхдээ Бурхан өөрөө ертөнцийг ийм байдлаар бүтээсэн гэдгийг бид санах ёстой. Энэ нь түүний төлөвлөгөөний нэг хэсэг байсан гэсэн үг юм. Дэлхий ертөнц Бурханаас өөр үүрд оршин тогтнох зорилготой байгаагүй. Харин ч Бурханы хяналтан дор үүрд оршихоор бүтээгдсэн. Бурханд ертөнцийг бүтээх мэргэн ухаан, хүч чадал хоёулаа байсан тул түүнд өөрийн бүтээлдээ мөнхөд анхаарал тавьж, доторх бүх зүйлийг өөрийн хяналтан дор байлгах ижил хүч чадал, мэргэн ухаан байгаа гэдэгт эргэлзэх шалтгаан байхгүй.

Дараах Библийн ишлэлүүд нь Нар, Сар, Дэлхий болон хүмүүс мөнхөд оршин байх болно гэдгийг баталж байна.
· « Нар, сар байгаа цагт тэд чамаас айх болно - үеэс үед» (Дуулал 73:5)
· « [Дэлхий] үүрд мөнхөд чичирэхгүй» (Дуулал 103:5)
· « Зөв шударга хүмүүс дэлхийг өвлөн авч, түүн дээр үүрд амьдрах болно» (Дуулал 37:29)

Тиймээс термодинамикийн хоёр дахь хуульд нэгэн зэрэг итгэж, үүнийг шинжлэх ухааны зөв зарчим гэж үзэхийн зэрэгцээ гүн гүнзгий сүсэг бишрэлтэй хүмүүс байж, Библид тэмдэглэгдсэн Бурханы бүх амлалтын биелэлтийг хүлээхэд юу ч саад болохгүй.

Тэгэхээр, хэрэв та сүсэгтэн бол нийтлэлийн эхэнд дурдсан шашны бүлгүүдийн алинд нь дуу хоолойгоо нэмэх вэ? Термодинамикийн хоёр дахь хуулийг цуцлахыг шаардаж буй Христийн шашны консерваторуудын дээр дурдсан жагсаалд оролцогчдод? Эсвэл энэ хуулийг Бурхан амийг бүтээсний нотолгоо болгон ашигладаг креационистуудад уу? Би хэний ч төлөө биш.

Ихэнх итгэгчид өөрсдийн итгэлийг ямар нэг байдлаар хамгаалах хандлагатай байдаг бөгөөд зарим нь үүнийг хийхийн тулд шинжлэх ухааны өгөгдлийг ашигладаг бөгөөд энэ нь Бүтээгч байдаг гэдгийг ихээхэн нотолдог. Гэсэн хэдий ч бид "бид ... бүх зүйлд шударга байхыг хүсдэг" (Еврей 13:18) гэсэн библийн нэг ноцтой зарчмыг санах нь чухал юм. Тийм учраас Бурханы оршихуйг нотлохын тулд аливаа буруу аргумент ашиглах нь мэдээжийн хэрэг буруу байх болно.

Энэ өгүүллээс бидний харж байгаагаар термодинамикийн хоёр дахь хуулийг Бурхан оршин тогтнох, эс орших нь термодинамикийн хоёр дахь хуулийг батлах, үгүйсгэхгүйн адилаар термодинамикийн хоёр дахь хуулийг ашиглах боломжгүй юм. Хоёрдахь зарчим нь бусад физик хуулиудын дийлэнх нь (жишээлбэл, бүх нийтийн таталцлын хууль, импульс хадгалагдах хууль, Архимедийн хууль эсвэл бусад хууль) адил Бүтээгчийн оршин тогтнох асуудалтай шууд холбоогүй юм. термодинамикийн бусад зарчим).

Бурханы бүтээлүүд нь бидэнд маш олон тооны үнэмшилтэй нотлох баримт, түүнчлэн Бүтээгч оршин тогтнох шууд бус нотолгоог өгдөг. Тиймээс, хэрэв бидний өмнө нь нотлох баримт болгон ашиглаж байсан мэдэгдлүүдийн аль нэг нь буруу болвол та итгэлээ хамгаалахын тулд зөвхөн шударга аргумент ашиглахын тулд үүнийг орхихоос бүү ай.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль

Түүхэнд термодинамикийн хоёр дахь хууль нь дулааны хөдөлгүүрийн үйл ажиллагааны шинжилгээнээс үүссэн (С.Карно, 1824). Хэд хэдэн ижил төстэй жор байдаг. "Термодинамикийн хоёр дахь хууль" гэсэн нэр, түүхэн дэх анхны томъёолол (1850) нь Р.Клаузиуст хамаардаг.

Эрчим хүчийг хадгалах, хувиргах хуулийг илэрхийлдэг термодинамикийн эхний хууль нь термодинамикийн үйл явцын чиглэлийг тогтоох боломжийг бидэнд олгодоггүй. Нэмж дурдахад, эрчим хүч хадгалагдах эхний зарчимтай зөрчилддөггүй олон процессыг төсөөлж болно, гэхдээ байгальд тэдгээр нь тохиолддоггүй.

Туршлагаас харахад янз бүрийн төрлийн энерги нь бусад төрлийн энерги болгон хувиргах чадвараараа тэгш бус байдаг. Механик энерги нь ямар ч биеийн дотоод энерги болж бүрэн хувирч болно. Дотоод энергийг бусад төрөл болгон урвуу хувиргахад тодорхой хязгаарлалтууд байдаг: дотоод энергийн хангамжийг ямар ч тохиолдолд бусад төрлийн эрчим хүч болгон хувиргах боломжгүй юм. Эрчим хүчний өөрчлөлтийн тэмдэглэсэн шинж чанарууд нь байгаль дахь үйл явцын чиглэлтэй холбоотой байдаг.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь хязгаарлагдмал хурдтай явагддаг макроскопийн процессын эргэлт буцалтгүй байдлыг тогтоодог зарчим юм.

Цэвэр механик (үрэлтгүй) эсвэл электродинамик (жоулийн дулаан ялгаруулахгүйгээр) урвуу үйл явцаас ялгаатай нь үрэлт, хийн тархалт, хийн тэлэлт зэрэг хязгаарлагдмал температурын зөрүүтэй (жишээ нь хязгаарлагдмал хурдаар урсах) дулаан солилцоотой холбоотой процессууд юм. хоосон , Joule дулаан ялгарах гэх мэт нь эргэлт буцалтгүй, өөрөөр хэлбэл зөвхөн нэг чиглэлд аяндаа урсах боломжтой.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь байгалийн үйл явцын чиглэлийг тусгаж, макроскопийн систем дэх энергийн хувирлын боломжит чиглэлд хязгаарлалт тавьж, байгальд аль процесс боломжтой, аль нь боломжгүй болохыг харуулж байна.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь термодинамикийн хүрээнд нотлогдох боломжгүй постулат юм. Энэ нь туршилтын баримтуудыг нэгтгэн дүгнэсний үндсэн дээр бүтээгдсэн бөгөөд олон тооны туршилтын баталгааг хүлээн авсан.

Термодинамикийн хоёр дахь хуулийн мэдэгдлүүд

1). Карногийн найрлага: дулааны хөдөлгүүрийн хамгийн өндөр үр ашиг нь ажлын шингэний төрлөөс хамаардаггүй бөгөөд хязгаарлах температураар бүрэн тодорхойлогддог, тэдгээрийн хооронд машин ажилладаг.

2). Клаузиусын томъёолол: үйл явц нь боломжгүй бөгөөд түүний цорын ганц үр дүн нь бага халсан биеэс энергийг дулаан хэлбэрээр шилжүүлэх явдал юм, илүү дулаан биед.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь дулааныг бага халсан биеэс илүү халсан бие рүү шилжүүлэхийг хориглодоггүй. Ийм шилжилт нь хөргөлтийн машинд явагддаг боловч нэгэн зэрэг гадны хүчнүүд систем дээр ажилладаг, i.e. Энэ шилжилт нь үйл явцын цорын ганц үр дүн биш юм.

3). Келвин томъёо: дугуй процесс хийх боломжгүй, Үүний цорын ганц үр дүн нь дулааныг хувиргах явдал юм, халаагуураас хүлээн авсан, ижил төстэй ажилд.

Өнгөц харахад энэ томъёолол нь хамгийн тохиромжтой хийн изотерм тэлэлттэй зөрчилдөж байгаа мэт санагдаж магадгүй юм. Үнэн хэрэгтээ зарим биеэс хамгийн тохиромжтой хий хүлээн авсан бүх дулааныг бүрэн ажил болгон хувиргадаг. Гэсэн хэдий ч дулааныг олж авах, түүнийг ажил болгон хувиргах нь үйл явцын цорын ганц эцсийн үр дүн биш юм; Үүнээс гадна, үйл явцын үр дүнд хийн эзлэхүүний өөрчлөлт гардаг.

P.S.: та "цорын үр дүн" гэсэн үгэнд анхаарлаа хандуулах хэрэгтэй; Хэрэв тухайн үйл явц нь цорын ганц биш бол хоёр дахь зарчмын хоригийг цуцална.

4). Ostwald-ийн томъёолол: хоёр дахь төрлийн мөнхийн хөдөлгөөнт машиныг хэрэгжүүлэх боломжгүй юм.

Хоёр дахь төрлийн байнгын хөдөлгөөнт машин нь үе үе ажилладаг төхөөрөмж юм, Энэ нь нэг дулааны эх үүсвэрийг хөргөх замаар ажилладаг.

Ийм хөдөлгүүрийн жишээ бол далайгаас дулааныг татаж, хөлөг онгоцыг хөдөлгөх зориулалттай хөлөг онгоцны хөдөлгүүр байж болно. Ийм хөдөлгүүр бараг мөнхийн байх болно, учир нь ... Байгаль орчны эрчим хүчний хангамж нь бараг хязгааргүй юм.

Статистикийн физикийн үүднээс авч үзвэл термодинамикийн хоёр дахь хууль нь статистик шинж чанартай: энэ нь системийн хамгийн их магадлалтай зан үйлийн хувьд хүчинтэй байдаг. Хэлбэлзэл байгаа нь түүнийг үнэн зөв хэрэгжүүлэхэд саад болж байгаа боловч ноцтой зөрчлийн магадлал маш бага байна.

Энтропи

“Энтропи” хэмээх ойлголтыг шинжлэх ухаанд 1862 онд Р.Клаузиус нэвтрүүлсэн бөгөөд “Энтропи” гэсэн хоёр үгнээс бүрддэг. en" - эрчим хүч " троп- Би эргүүлж байна.

Термодинамикийн тэг хуулийн дагуу тусгаарлагдсан термодинамик систем нь цаг хугацааны явцад аяндаа термодинамикийн тэнцвэрт байдалд орж, хэрэв гадаад нөхцөл өөрчлөгдөхгүй бол тодорхойгүй хугацаагаар түүнд үлддэг.

Тэнцвэрийн төлөвт систем дэх бүх төрлийн энерги нь системийг бүрдүүлдэг атом, молекулуудын эмх замбараагүй хөдөлгөөний дулааны энерги болж хувирдаг. Ийм системд ямар ч макроскоп процесс боломжгүй.

Энтропи нь тусгаарлагдсан системийг тэнцвэрт байдалд шилжүүлэх тоон хэмжүүр болдог. Систем тэнцвэрт байдалд шилжих үед энтропи нь нэмэгдэж, тэнцвэрт байдалд хүрэх үед хамгийн ихдээ хүрдэг.

Энтропи нь термодинамик системийн төлөв байдлын функц бөгөөд үүнийг: .

Онолын суурь: багассан дулаан,энтропи

Карногийн мөчлөгийн үр ашгийн илэрхийллээс: Энэ нь , эсвэл , ажлын шингэнээс хөргөгчинд өгөх дулааны хэмжээ хаана байна вэ гэвэл бид дараахь зүйлийг хүлээн авна.

Дараа нь сүүлчийн хамаарлыг дараах байдлаар бичиж болно.

Биеийн изотерм процесст хүлээн авсан дулааныг дулаан ялгаруулах биеийн температурт харьцуулсан харьцааг нэрлэдэг. багассан дулааны хэмжээ:

Томъёо (2)-ыг харгалзан (1) томъёог дараах байдлаар илэрхийлж болно.

тэдгээр. Карногийн мөчлөгийн хувьд багассан дулааны алгебрийн нийлбэр нь тэгтэй тэнцүү байна.

Үйл явцын хязгааргүй бага хэсэгт биед өгөх дулааны хэмжээ багасна: .

Дурын талбайд өгөгдсөн дулааны хэмжээ:

Онолын нарийн шинжилгээнээс харахад аливаа эргэлт буцалтгүй дугуй процессын хувьд буурсан дулааны нийлбэр нь тэгтэй тэнцүү байна.

Интеграл (4) тэгтэй тэнцүү байдгаас үзэхэд интеграл нь зөвхөн системийн төлөвөөр тодорхойлогддог, систем үүнд хүрсэн замаас хамаарахгүй зарим функцийн бүрэн дифференциал юм. төлөв:

Нэг утгын төлөвийн функц, нийт дифференциал нь ,энтропи гэж нэрлэдэг .

Формула (5) нь зөвхөн эргэлт буцалтгүй үйл явцын хувьд хүчинтэй, ийм дүрслэл буруу байна;

Энтропийн шинж чанарууд

1). Энтропи нь дурын тогтмол хүртэл тодорхойлогддог. Физик утга нь энтропи өөрөө биш, харин хоёр төлөвийн энтропи хоорондын ялгаа юм.

. (6)

Жишээ: хэрэв систем (хамгийн тохиромжтой хий) 1-р төлөвөөс 2-р төлөв рүү тэнцвэрт шилжилт хийвэл энтропийн өөрчлөлт дараахтай тэнцүү байна.

,

Хаана; .

тэдгээр. 1-р төлөвөөс 2-р төлөвт шилжих үед идеал хийн энтропийн өөрчлөлт нь шилжилтийн үйл явцын төрлөөс хамаарахгүй.

Ерөнхийдөө (6) томъёонд энтропийн өсөлт нь интеграцийн замаас хамаардаггүй.

2) Энтропийн үнэмлэхүй утгыг термодинамикийн гуравдугаар хуулийг (Нернстийн теорем) ашиглан тогтоож болно.

Температур нь үнэмлэхүй тэг байх хандлагатай байдаг тул аливаа биеийн энтропи тэг болно: .

Тиймээс энтропийн анхны лавлах цэгийг эндээс авна .

3). Энтропи нь нэмэлт хэмжигдэхүүн, i.e. Хэд хэдэн биет системийн энтропи нь бие тус бүрийн энтропийн нийлбэр юм: .

4). Дотоод энергийн нэгэн адил энтропи нь термодинамик системийн параметрүүдийн функц юм .

5) Тогтмол энтропи үед явагдах процессыг нэрлэдэг изотропик.

Дулаан дамжуулалтгүй тэнцвэрт процесст энтропи өөрчлөгддөггүй.

Ялангуяа буцах боломжтой адиабат процесс нь изонтропик: үүний төлөө ; , өөрөөр хэлбэл .

6). Тогтмол эзэлхүүнтэй үед энтропи нь биеийн дотоод энергийн монотон нэмэгдэж буй функц юм.

Үнэн хэрэгтээ, термодинамикийн анхны хуулиас үзэхэд бид дараах байдалтай байна. , Дараа нь . Гэхдээ температур үргэлж байдаг. Тиймээс, нэмэгдэл нь нотлох шаардлагатай ижил тэмдэгтэй байна.

Төрөл бүрийн процесс дахь энтропийн өөрчлөлтийн жишээ

1). Идеал хийн изобар тэлэлтийн үед

2). Идеал хийн изохорик тэлэлтийн үед

3). Идеал хийн изотерм тэлэлтийн үед

.

4). Фазын шилжилтийн үед

Жишээ: температурт байгаа мөсний массыг уур болгон хувиргахад энтропийн өөрчлөлтийг ол.

Шийдэл

Термодинамикийн анхны хууль: .

Менделеев-Клапейроны тэгшитгэлээс дараах байдалтай байна.

Дараа нь термодинамикийн анхны хуулийн илэрхийлэл дараах хэлбэртэй болно.

.

Нэг агрегатын төлөвөөс нөгөөд шилжих үед энтропийн ерөнхий өөрчлөлт нь бие даасан үйл явцын өөрчлөлтөөс бүрдэнэ.

A). Мөсийг температураас хайлах цэг хүртэл халаана:

, мөсний хувийн дулаан багтаамж хаана байна.

B). Хайлж буй мөс: , мөс хайлах хувийн дулаан хаана байна.

IN). Усыг температураас буцалгах хүртэл халаах:

, усны хувийн дулаан багтаамж хаана байна.

G). Усны ууршилт: , усны ууршилтын хувийн дулаан хаана байна.

Дараа нь нийт энтропийн өөрчлөлт нь:

Энтропийг нэмэгдүүлэх зарчим

Дурын хувьд хаалттай системийн энтропи Түүнд тохиолддог процессууд буурахгүй байна:

эсвэл эцсийн процессын хувьд: , тиймээс: .

Тэнцүү тэмдэг нь эргэлт буцалтгүй процессыг, тэгш бус байдлын тэмдэг нь эргэлт буцалтгүй үйл явцыг илэрхийлдэг. Сүүлийн хоёр томъёо нь термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн математик илэрхийлэл юм. Ийнхүү "энтропи" гэсэн ойлголтыг нэвтрүүлснээр термодинамикийн хоёр дахь хуулийг математикийн хувьд хатуу томъёолох боломжтой болсон.

Эргэх боломжгүй үйл явц нь тэнцвэрт байдлыг бий болгоход хүргэдэг. Энэ төлөвт тусгаарлагдсан системийн энтропи хамгийн дээд хэмжээнд хүрдэг. Ийм системд ямар ч макроскоп процесс боломжгүй.

Энтропийн өөрчлөлтийн хэмжээ нь үйл явцын эргэлт буцалтгүй байдлын чанарын шинж чанар юм.

Энтропийг нэмэгдүүлэх зарчим нь тусгаарлагдсан системд хамаарна. Хэрэв систем тусгаарлагдаагүй бол түүний энтропи буурч магадгүй юм.

Дүгнэлт: учир нь Бүх бодит процессууд эргэлт буцалтгүй байдаг тул хаалттай систем дэх бүх процессууд түүний энтропи нэмэгдэхэд хүргэдэг.

Зарчмын онолын үндэслэл

Халаагч, хөргөгч, ажлын шингэн болон гүйцэтгэсэн ажлын "хэрэглэгч" (зөвхөн ажлын хэлбэрээр ажлын шингэнтэй энерги солилцдог бие) -ээс бүрдэх, Карногийн циклийг гүйцэтгэх хаалттай системийг авч үзье. Энэ бол урвуу процесс бөгөөд энтропийн өөрчлөлт нь дараахтай тэнцүү байна.

,

ажлын шингэний энтропийн өөрчлөлт хаана байна; - халаагчийн энтропийн өөрчлөлт; - хөргөгчийн энтропийн өөрчлөлт; - ажлын "хэрэглэгч"-ийн энтропийн өөрчлөлт.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль- дулаан нь бага халсан биеэс илүү халсан бие рүү аяндаа шилжиж чадахгүй. Дулаан гэдэг нь биеийн дотоод энергийг хэлдэг.

Хоёр дулааны усан сантай холбогдох боломжтой системийг авч үзье. Танкны температур (халаагч)Тэгээд (хөргөгч).. Эхний төлөвт (1-р зүйл) системийн температур нь . Үүнийг халаагчтай дулааны холбоонд оруулж, даралтыг бараг статикаар бууруулж, эзлэхүүнийг нэмэгдүүлье.

Систем нь ижил температуртай, гэхдээ илүү их эзэлхүүнтэй, бага даралттай төлөвт шилжсэн (2-р байр). Үүний зэрэгцээ систем нь ажил гүйцэтгэж, халаагч нь түүнд тодорхой хэмжээний дулаан дамжуулсан. Дараа нь бид халаагуурыг зайлуулж, системийг температуртай төлөвт бараг статик байдлаар шилжүүлнэ (3-р зүйл). Энэ тохиолдолд систем нь ажлыг гүйцэтгэх болно. Дараа нь бид системийг хөргөгчтэй холбож, системийн эзлэхүүнийг статикаар бууруулдаг. Системээс гарах дулааны хэмжээ нь хөргөгчинд шингэх болно - түүний температур хэвээр байх болно Систем дээр ажил хийгдсэн (эсвэл систем сөрөг ажил хийсэн - ). Системийн төлөвийг (4-р зүйл) сонгосон бөгөөд ингэснээр системийг анхны төлөвт нь адиабатаар буцаах боломжтой (1-р зүйл). Энэ тохиолдолд систем нь сөрөг ажил гүйцэтгэх болно. систем анхны төлөвтөө буцаж ирсэн, дараа нь мөчлөгийн дараах дотоод энерги хэвээрээ байсан ч системээр ажил хийгдсэн. Үүнээс үзэхэд ажлын явцад гарсан эрчим хүчний өөрчлөлтийг халаагч, хөргөгчөөр нөхдөг. гэсэн үг , ажил хийхэд зарцуулсан дулааны хэмжээ юм. Үр ашиг (үр ашгийг) дараах томъёогоор тодорхойлно.

.

Үүнийг дагадаг.

Карногийн теорем гэж мэдэгджээ Карногийн мөчлөгийн дагуу ажилладаг дулааны хөдөлгүүрийн үр ашгийн коэффициент нь зөвхөн халаагч ба хөргөгчийн температураас хамаардаг боловч машины загвар, түүнчлэн ажлын бодисын төрлөөс хамаардаггүй.

Карногийн хоёр дахь теорем уншдаг: Аливаа дулааны хөдөлгүүрийн үр ашгийн коэффициент нь халаагч ба хөргөгчийн ижил температуртай Карногийн мөчлөгийн дагуу ажилладаг хамгийн тохиромжтой машины үр ашгийн коэффициентээс хэтрэхгүй байх ёстой.

Клаузиусын тэгш бус байдал:

Энэ нь процесс явагдсан үнэмлэхүй температуртай холбоотой дугуй процессын үед системийн хүлээн авсан дулааны хэмжээ нь эерэг бус хэмжигдэхүүн болохыг харуулж байна. Хэрэв процесс бараг статик бол тэгш бус байдал нь тэгш байдал болж хувирна:

Энэ нь аливаа бараг статик дугуй процессын үед системийн хүлээн авсан дулааны багассан хэмжээ тэгтэй тэнцүү байна гэсэн үг юм. .

- хязгааргүй хугацаанд хүлээн авсан дулааны хэмжээ багассан

жижиг процесс.

- эцсийн шатанд хүлээн авсан дулааны үндсэн бууруулсан хэмжээ

үйл явц.

Системийн энтропи Байна дурын тогтмол хүртэл тодорхойлогдсон төлөвийн функц.

Энтропийн ялгаа хоёр тэнцвэрт байдалд байгаа ба тодорхойлолтоор, нь аливаа бараг статик замын дагуу төлөвөөс муж руу шилжүүлэхийн тулд системд өгөх дулааны багассан хэмжээтэй тэнцүү байна.

Энтропи нь дараах функцээр илэрхийлэгдэнэ.

.

Систем тэнцвэрийн төлөвөөс тэнцвэрийн төлөв рүү замын дагуу шилждэг ба шилжилт нь эргэлт буцалтгүй (сүүдэрлэсэн шугам) байна гэж үзье. Хагас статик системийг өөр замаар буцааж анхны төлөвт нь буцааж болно. Клаузиусын тэгш бус байдал дээр үндэслэн бид дараахь зүйлийг бичиж болно.

§ 10.2. Термодинамикийн хоёр дахь хууль. Энтропи

Үндсэндээ энерги хадгалагдах хуулийн илэрхийлэл болох термодинамикийн 1-р хууль нь үйл явц үүсч болзошгүй чиглэлийг заадаггүй. Жишээлбэл, термодинамикийн нэгдүгээр хуулийн дагуу дулаан солилцооны үед дулааныг илүү халсан биеэс бага халсан бие рүү аяндаа шилжүүлэх, харин эсрэгээр бага халсан биеэс илүү халсан бие рүү аяндаа шилжих боломжтой байх болно. бие. Гэхдээ өдөр тутмын туршлагаас харахад хоёр дахь үйл явц нь бодит бус шинж чанартай гэдгийг сайн мэддэг; жишээлбэл, данхны ус нь өрөөний агаар хөргөсний улмаас аяндаа халж чадахгүй. Өөр нэг жишээ: чулуу газар унах үед энэ нь халааж, боломжит энергийн өөрчлөлттэй тэнцэх урвуу үйл явц - зөвхөн хөргөлтийн улмаас чулууг аяндаа өргөх боломжгүй юм.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь эхнийхтэй адил туршилтын өгөгдлийн ерөнхий ойлголт юм.

Термодинамикийн хоёр дахь хуулийн хэд хэдэн томъёолол байдаг: дулаан нь бага температуртай биеэс өндөр температуртай бие рүү аяндаа шилжиж чадахгүй (Клаузиусын томъёолол), эсвэл хоёр дахь төрлийн байнгын хөдөлгөөнт машин боломжгүй (Томсоны томъёо), өөрөөр хэлбэл ийм үечилсэн үйл явц боломжгүй бөгөөд үүний цорын ганц үр дүн нь биеийг хөргөсний улмаас дулааныг ажил болгон хувиргах явдал юм.

Дулааны машинд шилжүүлсэн дулааны улмаас ажил хийгддэг боловч зарим дулааныг хөргөгчинд шилжүүлэх шаардлагатай байдаг. Зураг дээр. 10.4. Хоёрдахь хуулийн дагуу боломжгүй (а) ба боломжтой (б) үечилсэн үйл явцыг схемээр харуулав.

Термодинамикийн хоёр дахь хуулийг тоон хэлбэрээр илэрхийлэх боломжийг олгодог термодинамикийн зарим ойлголтыг авч үзье.

Бүх завсрын төлөвөөр дамжуулан 2-1 урвуу процессыг гүйцэтгэх боломжтой бол 1-2 процессыг буцаах боломжтой гэж нэрлэдэг бөгөөд ингэснээр систем анхны төлөвтөө буцаж ирсний дараа эргэн тойрон дахь биед ямар ч өөрчлөлт гарахгүй.

Урвуу үйл явц нь физик хийсвэрлэл юм. Бүх бодит үйл явц нь эргэн тойрон дахь биеийг халаахад хүргэдэг үрэлтийн хүч байгаа бол эргэлт буцалтгүй байдаг. Эргэшгүй үйл явцын зарим ердийн жишээнүүд: орон зайд хийн тэлэлт, тархалт, дулааны солилцоо гэх мэт Системийг анхны төлөвт нь буцаахын тулд эдгээр бүх тохиолдолд гадны биетүүдийн ажлыг гүйцэтгэх шаардлагатай.

Цикл буюу дугуй процесс гэдэг нь систем анхны төлөв рүүгээ буцах үйл явц юм.

Г Циклийн график нь хаалттай шугам юм. Зурагт үзүүлсэн мөчлөг. 10.5, - шууд, энэ нь дулааны хөдөлгүүртэй тохирч байна, өөрөөр хэлбэл тодорхой биеэс тодорхой хэмжээний дулааныг хүлээн авдаг төхөөрөмж - дулаан дамжуулагч (халаагч), ажилладаг ба

энэ дулааны нэг хэсгийг өөр биед шилжүүлдэг - дулаан хүлээн авагч (хөргөгч) (Зураг 10.4, б).

Энэ мөчлөгт ажлын бодис (хий) ерөнхийдөө эерэг ажил хийдэг (Зураг 10.5): 1-a-2 процесст хий өргөжиж, ажил эерэг бөгөөд 1-a- муруйн доорх талбайтай тоогоор тэнцүү байна. 2; 2-b-1 процесст ажил нь сөрөг (хийн шахалт) бөгөөд тоон хувьд харгалзах муруйн доорх талбайтай тэнцүү байна. Алгебрийн нийлбэр нь нэг мөчлөгт хийн гүйцэтгэсэн нийт эерэг ажлыг өгдөг. Энэ нь 1-a-2-b-1 хаалттай муруйгаар хязгаарлагдах талбайтай тоогоор тэнцүү байна.

Дулааны хөдөлгүүр буюу шууд мөчлөгийн үр ашиг нь гүйцэтгэсэн ажлын харьцааг ажлын бодисын хүлээн авсан дулааны хэмжээ юм

халаагуураас:

Дулааны машины ажил нь дулааны хэмжээнээс шалтгаалж, ажлын бодисын дотоод энерги нь мөчлөгийн явцад өөрчлөгддөггүй (AU = 0) тул термодинамикийн нэгдүгээр хуулиас харахад дугуй процесст ажилладаг. дулааны хэмжээний алгебрийн нийлбэртэй тэнцүү байна: A = Q X + Q 2 .

Тиймээс,

Ажиллаж буй бодисын хүлээн авсан дулаан Q v эерэг, ажлын бодисоос хөргөгчинд өгсөн Q 2 дулааны хэмжээ сөрөг байна.

ТУХАЙ ах дүүгийн мөчлөг 2 нь хөргөлтийн машины ажиллагаатай тохирч, өөрөөр хэлбэл хөргөгчөөс дулаан авч, халаагуур руу илүү их дулаан дамжуулдаг систем юм. Термодинамикийн 2-р хуулиас үзэхэд энэ процесс (Зураг 10.6) өөрөө явагдах боломжгүй, энэ нь гадны биетүүдийн ажлын улмаас үүсдэг. Энэ тохиолдолд хий нь сөрөг ажил хийдэг: 2-a-1 процесс дахь шахалтын ажил нь сөрөг, ажил. Процесс дахь алгебрийн тэлэлтийн үр дүнд 1-6-2 эерэг байна. Дүгнэлтийн үр дүнд бид 2-a-1-b-2 муруйгаар хязгаарлагдсан талбайтай тоон утгаараа тэнцүү хийн сөрөг ажлыг олж авна.

Карногийн циклийг (Зураг 10.7) авч үзье, өөрөөр хэлбэл T 1 ба T 2 (T 1 > T 2) температурт тохирох хоёр изотерм 1-2, 3-4, мөн хоёр адиабат 2-3-аас бүрдэх дугуй процессыг авч үзье. 4-1. Энэ мөчлөгт ажлын бодис нь хамгийн тохиромжтой хий юм. Халаагчаас ажлын бодис руу дулаан дамжуулах нь T 1 температурт, ажлын бодисоос хөргөгч рүү - T 2 температурт явагддаг. Карногийн урвуу циклийн үр ашиг нь зөвхөн халаагч ба хөргөгчийн T 1 ба T 2 температураас хамаарна гэдгийг нотлох баримтгүйгээр бид онцолж байна.

Карно термодинамикийн 2-р хуулинд үндэслэн дараах саналыг нотолсон: хоёр изотерм ба хоёр адиабатаас бүрдэх, Tg температурт халаагч, T2 температурт хөргөгчтэй циклээр ажилладаг бүх урвуу машинуудын үр ашиг тус бүртэй тэнцүү байна. бусад бөгөөд циклийг гүйцэтгэж буй машины бүтэц, бодисоос хамаарахгүй; Буцах боломжгүй машины үр ашиг нь буцах машины үр ашгаас бага байдаг.

(10.9) ба (10.10)-д үндэслэсэн эдгээр заалтыг маягтаар бичиж болно

Энд "=" тэмдэг нь урвуу гогцоог илэрхийлдэг ба "<» - к необ­ратимому.

Энэ илэрхийлэл нь хоёр дахь зарчмын тоон томъёолол юм. Үүний үр дагавар нь хэсгийн эхэнд өгөгдсөн чанарын томъёолол гэдгийг харуулъя.

Ажил гүйцэтгэхгүйгээр хоёр биетийн хооронд дулаан солилцоо явагдана гэж үзье, өөрөөр хэлбэл Q l + Q 2 = 0. Дараа нь [харна уу. (10.11)] T 1 - T 2 > 0 ба T 1 > T 2 нь Клаузиусын томъёололд нийцдэг: аяндаа үүсэх процесст дулаан нь өндөр температуртай биеэс бага температуртай бие рүү шилждэг.

Дулааны машин дулаан солилцооны явцад хүлээн авсан бүх энергийг ажил гүйцэтгэхэд бүрэн зарцуулж, хөргөгчинд эрчим хүч дамжуулахгүй тохиолдолд Q 2 = 0 ба (10.11) -ээс бид.

Энэ нь боломжгүй, учир нь T 1 ба T 2 эерэг байдаг. Энэ нь Томсоны хоёр дахь төрлийн мөнхийн хөдөлгөөнт машин байх боломжгүй гэсэн томъёоллыг дагаж мөрддөг. Илэрхийлэлийг хувиргацгаая (10.11):

Ажиллаж буй бодисоос хүлээн авсан буюу ялгаруулж буй дулааны хэмжээг дулаан солилцох температурт харьцуулсан харьцааг дулааны бууруулсан хэмжээ гэнэ.

Иймд (10.12)-ыг дараах байдлаар томъёолж болно: нэг мөчлөгт багассан дулааны алгебрийн нийлбэр нь тэгээс ихгүй байна (буцах мөчлөгт энэ нь тэг, эргэлт буцалтгүй мөчлөгт тэгээс бага байна).

Хэрэв системийн төлөв байдал нь Карногийн мөчлөгийн дагуу биш, харин дурын мөчлөгийн дагуу өөрчлөгддөг бол түүнийг Карногийн хангалттай жижиг мөчлөгийн багц хэлбэрээр төлөөлж болно (Зураг 10.8). Дараа нь илэрхийлэл (10.12) нь хангалттай бага хэмжээний дулааны нийлбэр болгон хувиргах бөгөөд энэ нь хязгаарт интегралаар илэрхийлэгдэх болно.

Илэрхийлэл (10.13) ямар ч эргэлт буцалтгүй (" тэмдэг"-д хүчинтэй.<») или обратимого (знак «=») цикла; dQ/T - элементарная при­веденная теплота. Кружок на знаке интеграла означает, что интег­рирование проводится по замкнутому контуру, т. е. по циклу. 1 Рассмотрим обратимый цикл (см. рис. 10.5), состоящий из двух процессов аи б. Для него справедливо равенство:

(10.13) дээр тулгуурлан бид урвуу мөчлөгийн хувьд байна

БА
b зам дагуух интеграцийн хязгаарыг өөрчилснөөр бид олж авна

Сүүлийнх нь системийг нэг төлөвөөс нөгөөд шилжүүлэх үед буурсан дулааны нийлбэр нь процессоос хамаардаггүй бөгөөд тухайн хийн массын хувьд зөвхөн системийн эхний ба эцсийн төлөвөөр тодорхойлогддог гэсэн үг юм. . Зураг дээр. 10.9-д анхны 1 ба эцсийн 2 төлөв нийтлэг байдаг янз бүрийн урвуу процессуудын (a, b, c) графикуудыг харуулав. Эдгээр процесс дахь дулааны хэмжээ, ажлын хэмжээ өөр боловч өгөгдсөн дулааны нийлбэр нь ижил байна.

Үйл явц эсвэл хөдөлгөөнөөс хамаардаггүй физик шинж чанарыг ихэвчлэн үйл явцын эцсийн болон анхны төлөв эсвэл системийн байрлалд тохирох зарим функцийн хоёр утгын зөрүүгээр илэрхийлдэг. Жишээлбэл, таталцлын ажлын бие даасан байдал нь траекторийн төгсгөлийн цэгүүдийн боломжит энергийн зөрүүгээр дамжуулан энэ ажлыг илэрхийлэх боломжийг олгодог; Цахилгаан статик талбайн хүчний ажлын цэнэгийн траектороос бие даасан байдал нь энэ ажлыг хөдөлж байх үед талбайн хил хязгаарын цэгүүдийн хоорондох боломжит зөрүүтэй холбох боломжийг олгодог.

Үүний нэгэн адил, урвуу үйл явцын бууруулсан дулааны нийлбэрийг энтропи гэж нэрлэдэг системийн төлөв байдлын тодорхой функцийн хоёр утгын зөрүүгээр илэрхийлж болно.

Энд S 2 ба S 1 нь эцсийн 2 ба эхний 1 төлөв дэх энтропи юм. Тиймээс энтропи нь системийн төлөв байдлын функц бөгөөд хоёр төлөвийн утгын зөрүү нь системийг нэг төлөвөөс нөгөөд шилжүүлэх явцад буурсан дулааны нийлбэртэй тэнцүү байна.

Хэрэв процесс эргэлт буцалтгүй бол тэгш байдал (10.15) биелэхгүй. Буцах боломжтой 2-b-1 ба эргэлт буцалтгүй 1-а-2 процессуудаас бүрдэх циклийг өгье (Зураг 10.10). Циклийн нэг хэсэг нь эргэлт буцалтгүй байдаг тул бүх мөчлөг нь эргэлт буцалтгүй байдаг тул (10.13) дээр үндэслэн бид бичнэ.

(10.15)-ын дагуу бид (10.16)-ын оронд, эсвэл авна

Тиймээс эргэлт буцалтгүй үйл явцын үед буурсан дулааны нийлбэр нь энтропийн өөрчлөлтөөс бага байна. (10.15) ба (10.17) -ын баруун талыг нэгтгэснээр бид олж авна.

Энд “=” тэмдэг нь эргэлт буцалтгүй процессыг, “>” тэмдэг нь эргэлт буцалтгүй процессыг илэрхийлнэ.

(10.18) хамаарлыг (10.11) үндсэн дээр олж авсан тул термодинамикийн хоёрдугаар хуулийг мөн илэрхийлдэг.

Энтропийн физик утгыг олж мэдье.

Формула (10.15) нь зөвхөн энтропийн зөрүүг өгдөг бол энтропи өөрөө дурын тогтмол хүртэл тодорхойлогддог.

Хэрэв систем нь нэг төлөвөөс нөгөөд шилжсэн бол үйл явцын шинж чанараас үл хамааран - энэ нь буцах эсвэл эргэлт буцалтгүй эсэхээс үл хамааран энтропийн өөрчлөлтийг (10.15) томъёог ашиглан эдгээр төлөвүүдийн хооронд болж буй урвуу үйл явцын хувьд тооцоолно. Энэ нь энтропи нь системийн төлөв байдлын функцтэй холбоотой юм.

Хоёр төлөвийн энтропийн зөрүүг буцах изотерм процесст хялбархан тооцоолно.

Энд Q нь тогтмол температурт T 1-р төлөвөөс 2-р төлөвт шилжих үед системд хүлээн авсан дулааны нийт хэмжээ. Сүүлийн томъёог хайлах, уурших гэх мэт үйл явц дахь энтропийн өөрчлөлтийг тооцоолоход ашигладаг. Эдгээрт тохиолдолд Q нь фазын дулааны хувиргалт юм. Хэрэв процесс нь тусгаарлагдсан системд явагддаг бол (dQ = 0), дараа нь [харна уу (10.18)] урвуу процесст энтропи өөрчлөгдөхгүй: S 2 - S 1 = 0, S = const, эргэлт буцалтгүй процесст нэмэгдэнэ. Үүнийг тусгаарлагдсан систем бүрдүүлж, T 1 ба T 2 температуртай (T 1 > T 2) хоёр биетийн хоорондох дулаан солилцооны жишээгээр дүрсэлж болно. Хэрэв бага хэмжээний дулаан dQ эхний биеэс 2-р бие рүү шилжвэл эхний биеийн энтропи dS 1 = dQ/T 1 буурч, 2-р биеийн энтропи dS 2 = dQ/T 2 нэмэгдэнэ. Дулааны хэмжээ бага тул дулаан солилцооны явцад эхний болон хоёр дахь биеийн температур өөрчлөгддөггүй гэж бид үзэж болно. Системийн энтропийн нийт өөрчлөлт эерэг байна:

улмаар тусгаарлагдсан системийн энтропи нэмэгддэг. Хэрэв энэ системд дулаан бага температуртай биеэс өндөр температуртай бие рүү аяндаа шилжсэн бол системийн энтропи буурах болно.

бөгөөд энэ нь (10.18) зөрчилдөж байна. Тиймээс системийн энтропи буурахад хүргэдэг процессууд тусгаарлагдсан системд тохиолдох боломжгүй (термодинамикийн хоёр дахь хуулийн өөр нэг томъёолол).

Тусгаарлагдсан систем дэх энтропийн өсөлт нь хязгааргүй үргэлжлэхгүй. Дээр авч үзсэн жишээн дээр биетүүдийн температур цаг хугацааны явцад буурч, тэдгээрийн хоорондох дулаан дамжуулалт зогсч, тэнцвэрт байдал үүснэ (§ 10.1-ийг үзнэ үү). Энэ төлөвт системийн параметрүүд өөрчлөгдөхгүй байх ба энтропи хамгийн дээд хэмжээнд хүрнэ.

Молекул кинетик онолын дагуу энтропи нь систем дэх бөөмсийн зохион байгуулалтын эмх замбараагүй байдлын хэмжүүр гэж хамгийн амжилттайгаар тодорхойлж болно. Жишээлбэл, хийн эзэлхүүн буурах тусам түүний молекулууд бие биенээсээ илүү тодорхой байр суурийг эзлэхээс өөр аргагүй болдог бөгөөд энэ нь систем дэх илүү их дараалалд нийцэж байгаа бол энтропи буурдаг. Тогтмол температурт хий конденсаци эсвэл шингэн талсжих үед дулаан ялгарч, энтропи буурдаг. Мөн энэ тохиолдолд бөөмсийн зохион байгуулалтын дараалал нэмэгдэж байна.

Системийн төлөв байдлын эмгэг нь термодинамик магадлалаар тоон тодорхойлогддог W t ep . Үүний утгыг тодруулахын тулд a, b, c, d гэсэн дөрвөн хийн хэсгүүдээс бүрдэх системийг авч үзье (Зураг 10.11). Эдгээр хэсгүүд нь оюун санааны хувьд хоёр тэнцүү эсэд хуваагдсан эзэлхүүнд байрладаг бөгөөд дотор нь чөлөөтэй хөдөлж чаддаг.

Эхний болон хоёр дахь нүднүүдийн тоосонцороор тодорхойлогддог системийн төлөвийг макро төлөв гэж нэрлэнэ; Эс тус бүрт ямар тодорхой тоосонцор байгааг тодорхойлдог системийн төлөв нь микро төлөв юм. Дараа нь (Зураг 10.11, а) макро төлөвийг - эхний эсэд нэг бөөм, хоёр дахь гурван бөөмийг дөрвөн микро мужид гүйцэтгэдэг. Эс тус бүрт хоёр ширхэг дөрвөн ширхэгийг жигд байрлуулахад тохирсон макро төлөв нь зургаан микро төлөвт (Зураг 10.11.6) хэрэгждэг.

Термодинамик магадлал гэдэг нь бөөмсийг байрлуулах аргын тоо эсвэл өгөгдсөн макро төлөвийг хэрэгжүүлэх микро төлөвийн тоо юм.

Харгалзан үзсэн жишээнүүдэд эхний тохиолдолд W t ep = 4, хоёр дахь тохиолдолд W t ep = 6 байна. Эсийн хооронд бөөмсийн жигд тархалт (тус бүр хоёр) нь термодинамик магадлал өндөртэй тохирч байгаа нь ойлгомжтой. Нөгөө талаас, бөөмсийн жигд тархалт нь хамгийн их энтропи бүхий тэнцвэрийн төлөвтэй тохирч байна. Магадлалын онолоос харахад өөртөө үлдээсэн систем нь хамгийн олон тооны микро төлөвт, өөрөөр хэлбэл хамгийн их термодинамик магадлал бүхий төлөвт хүрэх макро төлөвт хүрэх хандлагатай байдаг.

Хэрэв хий тэлэх боломжийг олговол түүний молекулууд бүх боломжит эзэлхүүнийг жигд эзлэх хандлагатай байдаг бөгөөд энэ процесст энтропи нэмэгддэг гэдгийг анхаарна уу. Урвуу үйл явц - молекулууд эзлэхүүний зөвхөн нэг хэсгийг, жишээлбэл, хагас өрөөг эзлэх хандлага ажиглагддаггүй, энэ нь термодинамикийн магадлал багатай, энтропи багатай төлөвтэй тохирно.

Эндээс бид энтропи нь термодинамик магадлалтай холбоотой гэж дүгнэж болно. Больцман энтропи нь термодинамик магадлалын логарифмтай шугаман хамааралтай болохыг тогтоожээ.

Энд k нь Больцманы тогтмол.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь жишээлбэл, термодинамикийн нэгдүгээр хууль эсвэл Ньютоны хоёр дахь хуулиас ялгаатай нь статистикийн хууль юм.

Тодорхой үйл явцын боломжгүй байдлын талаархи хоёрдахь зарчмын мэдэгдэл нь үндсэндээ тэдний маш бага магадлал, практикт - магадлалгүй, өөрөөр хэлбэл боломжгүй байдлын тухай мэдэгдэл юм.

Сансар огторгуйн хувьд термодинамикийн хоёр дахь хуулиас мэдэгдэхүйц хазайлт ажиглагдаж байгаа боловч энэ нь бүхэл бүтэн ертөнц, түүнчлэн цөөн тооны молекулуудаас бүрдэх системд хамаарахгүй.

Эцэст нь хэлэхэд, хэрэв термодинамикийн эхний хууль нь үйл явцын энергийн тэнцвэрийг агуулдаг бол хоёр дахь хууль нь түүний боломжит чиглэлийг харуулна гэдгийг бид дахин тэмдэглэж байна. Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь эхний хуулийг ихээхэн нөхдөг шиг энтропи нь энергийн тухай ойлголтыг нөхдөг.

Эрчим хүчийг хадгалах, хувиргах хуулийг илэрхийлэх нь термодинамикийн үйл явцын чиглэлийг тогтоох боломжийг бидэнд олгодоггүй. Нэмж дурдахад, эрчим хүч хадгалагдах эхний зарчимтай зөрчилддөггүй олон процессыг төсөөлж болно, гэхдээ байгальд тэдгээр нь тохиолддоггүй. Термодинамикийн хоёрдахь хууль гарч ирсэн нь байгальд аль үйл явц боломжтой, аль нь боломжгүй вэ гэсэн асуултад хариулах хэрэгцээ нь үйл явцын хөгжлийн чиглэлийг тодорхойлдог.

Энтропи ба Клаузиусын тэгш бус байдлын ойлголтыг ашиглан, термодинамикийн хоёр дахь хуульэргэлт буцалтгүй үйл явцын үед хаалттай системийн энтропи өсөх хууль гэж томъёолж болно: хаалттай систем дэх аливаа эргэлт буцалтгүй үйл явц нь системийн энтропи нэмэгдэх байдлаар явагддаг.

Бид термодинамикийн хоёр дахь хуулийн илүү товч томъёоллыг өгч болно.

Хаалттай системд тохиолддог процессуудад энтропи буурдаггүй.Нээлттэй системд энтропи ямар ч байдлаар (буурах, өсөх, тогтмол хэвээр байх) байж болох тул хаалттай системийн тухай ярьж байгаа нь энд чухал юм. Нэмж дурдахад, энтропи нь зөвхөн буцах процессын үед хаалттай системд тогтмол хэвээр байдгийг бид дахин тэмдэглэж байна. Хаалттай систем дэх эргэлт буцалтгүй процессын үед энтропи үргэлж нэмэгддэг.

Больцманы томьёо нь эргэлт буцалтгүй процессын үед хаалттай систем дэх термодинамикийн хоёрдугаар хуульд заасан энтропийн өсөлтийг тайлбарлах боломжийг бидэнд олгодог. энтропи нэмэгдэхсистемийн шилжилт гэсэн үг бага магадлалтайгаас илүү магадлалтайнөхцөл. Тиймээс Больцманы томъёо нь термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн статистик тайлбарыг өгөх боломжийг бидэнд олгодог. Энэ нь статистикийн хууль болохын хувьд хаалттай системийг бүрдүүлдэг олон тооны бөөмсийн эмх замбараагүй хөдөлгөөний хэв маягийг тодорхойлдог.

Термодинамикийн хоёрдахь хуулийн өөр хоёр томъёоллыг харуулъя.

1) Келвиний хэлснээр: дугуй процесс нь боломжгүй бөгөөд цорын ганц үр дүн нь халаагуураас хүлээн авсан дулааныг түүнтэй тэнцэх ажил болгон хувиргах явдал юм;

2) Клаусиусын дагуу : Дугуй процесс нь боломжгүй бөгөөд цорын ганц үр дүн нь дулааныг бага халсан биеэс илүү халсан бие рүү шилжүүлэх явдал юм.

Кельвин ба Клаузиусын томъёололтой дүйцэхүйц гэдгийг маш энгийнээр нотлох боломжтой (бид үүнийг уншигчдад үлдээх болно). Нэмж дурдахад, хэрэв Клаузиусын томъёолол дахь термодинамикийн хоёр дахь хуультай зөрчилдөж буй хаалттай системд төсөөллийн процесс явагдвал энтропи буурах болно. Энэ нь хаалттай системийн энтропи буурах боломжгүй Клаузиусын томъёолол (тиймээс Келвин) болон статистикийн томъёололтой тэнцүү болохыг нотолж байна.

19-р зууны дунд үед. Орчлон ертөнцийн дулааны үхэл гэж нэрлэгддэг асуудал гарч ирэв . Орчлон ертөнцийг хаалттай систем гэж үзэж, термодинамикийн хоёр дахь хуулийг түүнд хэрэглэснээр Клаузиус орчлон ертөнцийн энтропи дээд цэгтээ хүрэх ёстой гэсэн үгийн агуулгыг бууруулжээ. Энэ нь цаг хугацааны явцад хөдөлгөөний бүх хэлбэр нь дулааны хөдөлгөөн болж хувирах ёстой гэсэн үг юм.

Дулаан нь халуун биеэс хүйтэнд шилжих нь орчлон ертөнцийн бүх биетүүдийн температур тэнцүү байх болно, өөрөөр хэлбэл. Дулааны бүрэн тэнцвэрт байдал үүсч, Орчлон ертөнц дэх бүх үйл явц зогсох болно - Орчлон ертөнцийн дулааны үхэл болно. Дулааны үхлийн тухай дүгнэлтийн алдаа нь термодинамикийн хоёр дахь хуулийг нээлттэй системд, жишээлбэл, орчлон ертөнц шиг хязгааргүй, эцэс төгсгөлгүй хөгжиж буй системд хэрэглэх нь утгагүй юм. Мөн Ф.Энгельс “Байгалийн диалектик” бүтээлдээ халууны үхлийн талаарх дүгнэлтийн зөрүүтэй байдлыг онцолсон байдаг.

Термодинамикийн эхний хоёр хууль нь Кельвин тэг дэх термодинамик системийн үйл ажиллагааны талаар хангалтгүй мэдээлэл өгдөг. Тэдгээрийг нөхөж байна термодинамикийн гурав дахь хууль,эсвэл Нернстийн теорем(W. F. G. Nernst (1864-1941) - Германы физикч, физик химич) - Планк:Температур Кельвин 0-д ойртох тусам тэнцвэрт байдалд байгаа бүх биеийн энтропи тэг болно.

Энтропи нь нэмэлт тогтмол хүртэл тодорхойлогддог тул энэ тогтмолыг тэгтэй тэнцүүлэх нь тохиромжтой (гэхдээ энтропи шинж чанараараа дурын таамаглал гэдгийг анхаарна уу. мөн чанарнэмэлт тогтмол хүртэл үргэлж тодорхойлогддог). Нернст-Планкийн теоремоос харахад дулааны багтаамж S pТэгээд C V 0K үед тэдгээр нь тэг байна.