Нужна помощь в написании работы?

Такое важное понятие как энтропия можно ввести несколькими способами. Наиболее простое из них – термодинамическое определение. КПД тепловой машины равен . Отсюда видно, что только часть внутренней энергии можно перевести в работу, значит, энергия в форме тепла менее ценна в сравнении с другими видами энергии, поскольку из хаоса (тепловые процессы) трудно построить порядок. Это можно сделать, только затратив работу (как дань). И, следовательно, в изолированной системе процессы идут необратимо в сторону выравнивания температуры, то есть «стрела времени» необратима.

Клаузиус ввел удобное определение для изменения энтропии . Тепловая машина не может забирать тепло у холодильника и отдавать его нагревателю, но если это уже происходит, то при этом обязательно над газом должна быть совершена работа и именно ценой ее совершения тепло переходит от холодного тела к горячему. Однако самопроизвольно этот процесс невозможен.

Энтропия S это функция состояния системы. Рост энтропии – плата за работу, полученную в тепловом двигателе. При равновесии  S = S max.  Степень необратимости процесса (по Онсагеру) связана с ростом энтропии.

Таким образом, реальные макросистемы переходят из менее вероятного в более вероятное состояние, или из более упорядоченного в менее упорядоченное самопроизвольно. По Больцману (1871) энтропия S = k·lnP,  где k – постоянная Больцмана.

Здесь Р – термодинамическая вероятность (число способов, которым данное макросостояние достигается).

В равновесном состоянии  S max, наступает «тепловая смерть» (выравнивание температуры). Для Вселенной это не так: она не изолированная, а открытая система. Действительно, нет во Вселенной выравнивания температуры: в ней рождаются новые звезды, формируются планеты, на них энергия звезд позволяет образовываться белкам и так далее, используя азот, углерод. Энтропия при этом убывает. Говорить о к.п.д. в Природе бессмысленно. Этот термин с точки зрения эволюции заменяют «коэффициентом преобразования».

В 1947 г. И. Пригожин сформулировал принцип: из всех устойчивых стационарных состояний, допускаемых законами сохранения и вторым началом термодинамики, реализуется состояние с минимальным производством энтропии. Его и называют принципом максимально возможного сохранения структуры системы в неравновесном состоянии.

Пригожин сформулировал третий закон энергоэнтропики – закон уменьшения энтропии открытых систем при прогрессивном их развитии. Её уменьшение происходит за счет потребления энергии от внешних источников (для Земли энергию даёт Солнце). При этом энтропия их возрастает сильнее, чем убывает она для открытой системы. Любая открытая система упорядочивается, то есть является самоорганизующейся.

Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Четвертый его закон предельного развития материальных систем утверждает, что для этих систем энтропия стремится к минимуму: S = S min.  Тогда, если ввести величину с обратным знаком по отношению к энтропии, то эта величина - негэнтропия SH = –S стремится к максимуму. Этот закон применим для любых систем и он подтверждается на опыте для биосистем, для различных типов двигателей, при анализе эффективности научных исследований и практических их приложений, при анализе экономических разработок.

Пятый закон энергоэнтропики Пригожина – закон преимущественного развития (или конкуренции) утверждает, что в каждом классе материальных систем преимущество получают те, которые при прочих равных условиях достигают максимального значения негэнтропии или максимальной энергетической эффективности (к.п.д., производительности, долговечности, надёжности, дешевизны). Такая, например, вещь охотнее покупается.

Поделись с друзьями