To tylko jedna z 4 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Chemia fizyczna - termodynamika molekularna 2009/2010
7
Wykład 3
16.10.2009
1. Podstawowy wniosek wypływający z poprzedniego wykładu.
Prawa termodynamiki i właściwości układów makroskopowych mają charakter statystyczny,
wynikający z praktycznego zastosowania prawa wielkich liczb. Charakter tych właściwości
jest bezpośrednią konsekwencją istnienia subtelnej struktury układów termodynamicznych, a
przede wszystkim olbrzymiej liczby ich elementów składowych.
2. Uogólnienie obserwacji procesu zachodzącego w zbiorniku poprzez wprowadzenie pojęcia
entropii.
S = k lnΩ
gdzie Ů jest liczbą mikrostanów kwantowych odpowiadających stanowi makroskopowemu,
charakteryzującemu się ściśle określonymi wartościami N,V i U.
3. Podsumowanie:
a. Stanowi makroskopowemu odpowiada wielka liczba mikrostanów kwantowych.
b. Proces nieodwracalny przebiega od stanu mniej prawdopodobnego (realizowanego
przez mniejszą liczbę mikrostanów kwantowych) do stanu bardziej prawdopodobnego
(realizowanego przez większą liczbę mikrostanów kwantowych).
c. Stanowi równowagi odpowiada maksymalna liczba mikrostanów kwantowych.
Maksimum to jest niezwykle ostre i prawdopodobieństwo zaistnienia stanów innych niż
równowagowe jest znikome.
d. Równoważne sformułowanie posługuje się pojęciem entropii. Odpowiednia reguła,
zwana zasadą wzrostu entropii brzmi:
Dla (N,V,U = const) możliwy jest tylko proces, któremu towarzyszy wzrost entropii,
która osiąga maksimum w stanie równowagi.
4. Kwestia uniwersalności II Zasady - rys historyczny.
"Dwuwiersz Clausiusa", który wprowadził pojęcie entropii i podał jej definicję
fenomenologiczną (R. Clausius, Annalen der Physik, 1865, 125, 353)
Die Entropie der Welt ist konstant.
Die Entropie der Welt strebt einem Maximum zu.
Uogólnienie obserwacji silników cieplnych (!), doprowadziło do wniosków kosmologicznych.
Jednocześnie sprowokowało wciąż niewygasłą polemikę, która przeniosła się do wielu
dziedzin ludzkiej aktywności. Warto zaznaczyć jej konsekwencje społeczne, biologiczne i
fizyczne.
5. Dwie skrajne opinie na temat II Zasady wśród fizyków - Eddington (wiara w uniwersalność
II Zasady) i Lewis (krytyka jej założeń fizycznych).
6. Z zastosowaniem II Zasady do opisu otaczającego świata wiążą się liczne paradoksy i
nieporozumienia. Są one o tyle cenne, ponieważ pokazują ograniczenia w jej stosowalności.
Postawmy sobie dwa pytania:
a) Skąd bierze się taka różnorodność Wszechświata? Liczy on sobie ok. 15 mld lat, ale wciąż
rozkład energii i materii jest w nim bardzo nierównomierny. Np. różnice temperatur
pomiędzy jego fragmentami są wprost niebywałe:
promieniowanie reliktowe - 3 K
powierzchnia Ziemi - 300 K
powierzchnia Słońca - 6 000 K
Chemia fizyczna - termodynamika molekularna 2009/2010
8
wnętrze Słońca – 2 000 000 K
Czy istnieje szansa, że Wszechświat dojdzie wreszcie do równowagi termodynamicznej, w
której nastąpi jego „śmierć cieplna”?
Popatrzmy jeszcze na naszą Ziemię i nakreślmy sobie jakiś rozsądny przedział czasowy, w
którym mogłoby dojść do stanu
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)