Термодинамическое равновесие и аддитивность.

[Morkonwen]

Здравствуйте! Засомневался в следующей вещи: если убрать часть Термод. равновесной системы, соответственно уменьшив объем(например, поставить непроницаемую перегородку) то ничего в оставшейся части системы не должно изменится, поскольку внутренняя энергия должна быть аддитивна.

По этому критерию, например две планеты вращающиеся друг вокруг друга не являются системой в термодинамическом равновесии.

Все ли здесь верно?

[EvilPhysicist]

Morkonwen в сообщении #594290 писал(а):

если убрать часть Термод. равновесной системы, соответственно уменьшив объем(например, поставить непроницаемую перегородку) то ничего в оставшейся части системы не должно изменится

Ну как это? У нас же есть $ T dS=dU + p dV $ (не помню уже какое это начало), откуда видно, что если вы уменьшите объём, то что-то должно измениться. В вашем случае, точно измениться внутривенная энергия системы, потому что вы кусок от неё оторвали.
А вот мольные, или объёмные, характеристики не изменятся.

Morkonwen в сообщении #594290 писал(а):

По этому критерию, например две планеты вращающиеся друг вокруг друга не являются системой в термодинамическом равновесии.

Это смотря как их рассматривать. Если смотреть на них как на термодинамическую систему из двух частиц, то, очевидно, ничего не выйдет.

Если смотреть на них как на два не взаимодействующих куска материи, то каждый их них в равновесии.

Если включать более сложные эффекты, типо того, что массы планет велики и двигаясь в гравитационном поле друг друга планеты то получают энергию, то теряют, то тут, на сколько мне это видится, будет система без равновесия. Но она будет к нему стремиться из-за диссипативных процессов.

[Himfizik]

EvilPhysicist в сообщении #594330 писал(а):

не помню уже какое это начало

Первое начало - закон сохранения, второе - невозможность самопроизвольного, не затрагивающего другие тела, процесса передачи тепла от менее нагретого тела к более нагретому, третье - принцип Нернста...

[epros]

Morkonwen в сообщении #594290 писал(а):

две планеты вращающиеся друг вокруг друга не являются системой в термодинамическом равновесии

А разве должны быть?

[Morkonwen]

EvilPhysicist в сообщении #594330 писал(а):

Ну как это? У нас же есть $ T dS=dU + p dV $ (не помню уже какое это начало), откуда видно, что если вы уменьшите объём, то что-то должно измениться. В вашем случае, точно измениться внутривенная энергия системы/

я имею ввиду физически в системе все останется по-прежнему - частицы не начнут летать как то по-другому или с другими скоростями , а внутр. энергия, конечно, уменьшится.

EvilPhysicist в сообщении #594330 писал(а):

Это смотря как их рассматривать. Если смотреть на них как на термодинамическую систему из двух частиц, то, очевидно, ничего не выйдет..

Рассматриваем как систему из огромного числа частиц, которая , не смотря на большое прошедшее время не похоже, что в равновесии. И, значит, нельзя к ней в целом применять термодинамику.

EvilPhysicist в сообщении #594330 писал(а):

Если смотреть на них как на два не взаимодействующих куска материи, то каждый их них в равновесии.

нет, интересно можно ли говорить об энтропии и прочим потенцаилах такой вот системы в целом.

EvilPhysicist в сообщении #594330 писал(а):

Но она будет к нему стремиться из-за диссипативных процессов.

Вы имеете ввиду какое-то трение о межпланетную среду(которое потрясающе мало)? Нельзя же сказать, что такая система придет в равновесие в какое -то адекватное время.

Главный вопрос можно ли, все -таки говорить о термодинамике такой системы в целом - ваш ответ, как я понял - нет

-- Ср июл 11, 2012 13:22:48 --

epros в сообщении #594395 писал(а):

Morkonwen в сообщении #594290 писал(а):

две планеты вращающиеся друг вокруг друга не являются системой в термодинамическом равновесии

А разве должны быть?

Меня не так давно пытались убедить, что должно быть, я спорил , хотя сомнения во мне и поселились

[EvilPhysicist]

Morkonwen в сообщении #594396 писал(а):

Вы имеете ввиду какое-то трение о межпланетную среду(которое потрясающе мало)? Нельзя же сказать, что такая система придет в равновесие в какое -то адекватное время.

Ну я имел в виду гравитационные волны, но и космическая среда тоже. Ну и да, за адекватное для человека время система в равновесие не прийдёт.

Morkonwen в сообщении #594396 писал(а):

Главный вопрос можно ли, все -таки говорить о термодинамике такой системы в целом - ваш ответ, как я понял - нет

В вашей постановке, на сколько я это сейчас представляю - нельзя. По крайней мере до тех пор, пока мы смотрим на планеты как на более-менее твёрдые тела.

Morkonwen в сообщении #594396 писал(а):

Меня не так давно пытались убедить, что должно быть, я спорил , хотя сомнения во мне и поселились

Сомнения это хорошо, но достаточно тут вспомнить, что в термодинамической системе нету макроскопических потоков, а движение одной планеты относительно другой - поток, причём очень макроскопический. И если планеты движутся по стационарным орбитам(ну или просто не сталкиваются), то этот поток так и останется и система не равновесная.

[Himfizik]

Morkonwen в сообщении #594396 писал(а):

И, значит, нельзя к ней в целом применять термодинамику.

Как это так?.. А как же неравновесная термодинамика? Ее еще никто не отменял. Локальное равновесие порой случается в жизни.

[Morkonwen]

Himfizik в сообщении #594411 писал(а):

Morkonwen в сообщении #594396 писал(а):

И, значит, нельзя к ней в целом применять термодинамику.

Как это так?.. А как же неравновесная термодинамика? Ее еще никто не отменял. Локальное равновесие порой случается в жизни.

мы спорили об энтропии системы в целом, а не о локальной энтропии.

[BasilKrzh]

Сначала, наверное, стоит попытаться ответить на исходный вопрос . Всё зависит от того, что вы понимаете под "непроницаемой перегородкой". Если вы поставите бесконечно тоненькую перегородку, непроницаемую для частиц, то действительно, нечего не поменяется, т.к. системы по разные стороны от неё будут взаимодействовать. Если же вы после разделения лишите их этой возможности (разнесёте на бесконечность), то ситуация изменится, т.к.
внутренняя энергия термодинамической системы (а именно её часть, относящаяся к потенциальной энергии взаимодействия её частей) НЕ аддитивна (не пропорциональна числу частиц),
т.е. вы уменьшите энергию и совершите над системой работу по разделению. Вообще, как мне кажется, в тему будет поинтересоваться ещё и "парадоксом Гиббса", хотя не совсем об этом.
Говоря о планетах, никто никогда не запрещал анализировать термодинамическими методами системы, находящиеся вдали от положения термодинамического равновесия. Есть же всякие открытые системы в стационарном состоянии. Просто если рассматривать систему двух планет как систему двух частиц, то, очевидно, 2 начало, имеющее статистический характер, будет неверно. Если же мы говорим о системе 2-х планет как о системе из кучи молекул, например, причём считаем её изолированной, то энтропия не возрастает. Вот так мне кажется.

[zask]

Система, разделенная толстой перегородкой, состоит из 2-х замкнутых подсистем (к слову, неаддитивность, когда системы достаточно разделены, сводится здесь к поверхностным эффектам). Система из 2-х планет, хотя и замкнута в целом, но состоит из подсистем, каждая из которых открыта: находится в переменном гравитационном поле.

Естественно, подсистема, находящаяся в переменном поле не может считаться находящейся в равновесии, за исключением случаев очень медленных изменений. И то, в этом случае можно говорить только о квазиравновесии. Достаточно ли медленно меняется поле определяется сравнением скорости релаксации и скорости вращения планет друг относительно друга и вокруг своей оси. Например, приливная волна квазиравновесна или нет? То есть обе планеты могут как находится в квазиравновесном состоянии, так и нет.

Здесь задача осложняется еще тем, что планеты находятся не в инерциальных системах и силы, действующие на них не сбалансированы. Это осложняет определение квазиравновесия. Строго говоря, надо эти определения строить в рамках теории гравитации.

В целом система неравновесна, как уже говорилось, вследствие существования макроскопических потоков.

В последнем случае неаддитивность является уже объемной, наверное здесь можно применить модную уже полвека энтропию Тсалиса.

Вообще, в некоторой степени вопрос о равновесии системы, как мне кажется, является вопросом определения. Более важными являются конкретные вопросы по расчету измеряемых величин.

[BasilKrzh]

*UPD. Просто если рассматривать систему двух планет как систему двух частиц, то, очевидно, 2 начало, имеющее статистический характер, будет неверно. Если же мы говорим о системе 2-х планет как о системе из кучи молекул, например, причём считаем её изолированной, то энтропия не возрастает не убывает, конечно же.

[Morkonwen]

BasilKrzh в сообщении #594798 писал(а):

внутренняя энергия термодинамической системы (а именно её часть, относящаяся к потенциальной энергии взаимодействия её частей) НЕ аддитивна (не пропорциональна числу частиц),

вот любая термодинамическая система и отличается тем, что её энергия аддитивна ровно в том смысле толстых перегородок, о котором вы говорите. Даже газ ван-дер-ваальса, как ни странно!

То есть утверждение такое: " если энергией взаимодействия двух частей системы можно принебречь, (то есть энергия аддитивна), то это будет тогда и только тогда, когда система может прийти к термодинамическому равновесию."

А может быть утверждение даже такое, что плюс ко всему для таких систем выполняется эргодическая гипотеза

[VTur]

В такой системе придется определять заново все термодинамические потенциалы. Это же не идеальный газ.
Потом смотреть насколько приложима статистика к таким системам.
А далее, насколько малы флуктуации в такой системе, и исходя из этого, говорить о конкретных значениях свойств.