Здравствуйте. Я хочу разобраться в понятии термодинамической энтропии и мне посоветовали этот форум. И я пишу здесь. В
книге Шрёдингера "Что такое жизнь" написано:
Цитата:
При температуре абсолютного нуля (грубо —273°С) энтропия любого вещества равна нулю. Если вы будете медленно переводить вещество в любое другое состояние обратимыми небольшими этапами (даже если при этом вещество изменит свою физическую или химическую природу, распадется на две или большее число частей с различными физическими или химическими характеристиками), то энтропия возрастет на величину, которая определяется делением каждой малой порции тепла, затрачиваемой во время этой операции, на абсолютную температуру, при которой это тепло затрачено, и затем суммированием всех полученных величин.
Это сообщение отправили в "Карантин" по причине, что я пытаюсь изучать понятие энтропии по "популярному" описанию, а не по "нормальному". Отвечаю, что я читал "нормальные" определения на Википедии и других сайтах. Суть там такая же как и здесь. Просто здесь всё проще и умещается в цитату. Если хотите, используйте
это определение. Все вопросы остаются.
1. Если эти этапы изменения обратимые, как в них может возрастать энтропия? Мне не понятно, энергия при этих этапах поступает извне, или же внутри этой системы преобразуется в тепло из какой-то другой формы. И как рассчитать изменение энтропии в процессе передачи тепла теплопроводностью, например? Что считать за такие этапы, а что не считать? Например, при раскачивании идеального маятника постоянно происходит преобразование некоторой потенциальной энергии в кинетическую. Однако за такие этапы преобразования это принимать явно нельзя т.к. энтропия тут, очевидно, не меняется.
2. Если энергия поступает в систему с равномерной скоростью, то энергия и температура будут увеличиваться линейно (т.к. температура пропорциональна энергии). Возьмём температуру за T. В таком случае производная энтропии
, где
- производная энергии (константа). То есть производная энтропии изменяется по гиперболе по мере возрастания температуры. А как известно, интеграл гиперболы бесконечный. Получается, что энтропия любой системы с ненулевой температурой бесконечна. Как так? Неужели энтропия будет конечной только в контексте сравнения двух систем?
3. Главный вопрос. Известно, что из закрытой системы невозможно изъять всю энергию и превратить её в полезную. Это показано, например, уравнением Карно. Оно рассчитывает долю энергии, которую можно изъять из системы из холодильника и нагревателя. И эта неизымаемая энергия по своей сути как-то подозрительно похожа на энтропию. Она тоже может только увеличиваться в закрытой системе (это следует из самого того факта, что это энергию невозможно изъять). Но они имеют разные единицы измерения. Неужели энтропия и неизымаемая энергия - полностью независимые параметры? Можно при неизменной энтропии увеличить неизымаемую энергию или увеличить энтропию при фиксированной неизымаемой энергии?
4. Почему энтропия по приведённому выше определению работает вообще? Почему она только возрастает - вроде очевидно из определения. Не понятно только, как измерять изменение энтропии, например, в том же цикле Карно, или в другом месте, где взаимодействуют разные температуры. Но вопрос в том, почему энтропия получится всегда одинаковой, не зависимо от того, как систему получили. Т.е. если есть 2 пути, которыми можно привести систему из одного состояния в другое, почему всегда должно получаться одинаковое изменение энтропии? Этому есть какое-то доказательство? Для неизымаемой энергии эти моменты вроде понятны.
Спасибо тому, кто ответит.
01.04.2022, 22:32 
