Статистичне пояснення незворотності

Незворотність можна пояснити, знаючи будову речовини. Так, стан системи з двох тіл з різною температурою – впорядковане (за значенням температури можна ідентифікувати ці тіла, середня кінетична енергія руху молекул яких так само різна). Після того як тіла привели в контакт, стан стало неупорядкованим в тому сенсі, що значення температури не дозволяє розрізнити ці два тіла. Система перейшла з упорядкованого стану в безладне. Безладне стан характеризується вирівнюванням температури і середньої кінетичної енергії молекул тел. Цей стан є рівноважним. Зворотний перехід з безладного стану в упорядкований сам по собі неможливий.

Вода і мідний купорос у посудині в початковий момент часу перебували в упорядкованому стані: у нижній частині судини розміщувалися молекули мідного купоросу, у верхній – води. З плином часу молекули перемішалися і порядок порушився. Відбулося вирівнювання густин рідини, т. Е. Система «мідний купорос – вода» також перейшла з упорядкованого стану в невпорядковане. Зворотний перехід сам по собі неможливий

Припустимо, що в посудині, розділеному на дві половини перегородкою, знаходяться два різних газу: наприклад, в лівій половині водень, а в правій – кисень (рис. 78). Якщо прибрати перегородку, то гази з плином часу перемішаються. Наступить рівновага: гази будуть мати однакову концентрацію у всіх областях посудини. Стан газів в початковий момент часу було впорядкованим, оскільки в лівій половині судини знаходилися молекули одного газу, а в правій – іншого. Потім внаслідок хаотичного руху молекули газів перемішалися: відбувся перехід від упорядкованого стану до безладного. Безладне стан характеризується вирівнюванням концентрації газу та інших параметрів стану, йому властива відсутність виділених областей і напрямків. Це стан – рівноважний. І в цьому випадку система переходить від упорядкованого стану до безладного. Самовільний зворотний перехід неможливий.

Таким чином, система завжди прагне перейти з упорядкованого стану в невпорядковане, а мимовільний зворотний перехід неможливий.

Питання для самоперевірки

1. Який процес називають незворотних? Наведіть приклади незворотних процесів.

2. Чи є коливання маятника оборотним процесом?

3. Поясніть за допомогою прикладу вираз: «Система з плином часу переходить з упорядкованого стану в невпорядковане».

4. Чи може система перейти мимовільно з неупорядкованого стану в упорядкований? У якому випадку можливий перехід з неупорядкованого стану в упорядкований?

5. Сформулюйте другий закон термодинаміки.

Посилання на основну публікацію