Тема 4.3. Принцип возрастания энтропии

OОсновные понятия

Формы энергии: тепловая, химическая, механическая, электрическая

Первый закон термодинамики — закон сохранения энергии при ее превращениях

Первый закон термодинамики как утверждение о невозможности вечного двигателя первого рода

Изолированные и открытые системы

Второй закон термодинамики как принцип возрастания энтропии в изолированных системах

Изменение энтропии тел при теплообмене между ними

Второй закон термодинамики как принцип направленности теплообмена (от горячего к холодному)

Второй закон термодинамики как утверждение о невозможности вечного двигателя второго рода

Энтропия как мера молекулярного беспорядка

Энтропия как мера информации о системе

Второй закон термодинамики как принцип нарастания беспорядка и разрушения структур

Закономерность эволюции на фоне всеобщего роста энтропии

Энтропия открытой системы: производство энтропии в системе, входящий и выходящий потоки энтропии

Термодинамика жизни: добывание упорядоченности из окружающей среды

& Краткое содержание

Основные понятия

Наиболее общей и универсальной количественной мерой физических и химических, а также некоторых биологических форм движения материи является энергия.

Энергия —

- это физическая величина, являющаяся общей количественной мерой движения и взаимодействия всех видов материи, всех ее структурных уровней;

- это способность тел совершать изменения во внешнем мире.

Изучением энергии, превращением энергии из одной формы в другие занимается термодинамика. Слово термодинамика происходит от греческого слова «термос» (тепло) и «динамос» (сила, мощь).

Законы термодинамики относятся к числу наиболее общих законов природы, которым подчиняются как живые, так и неживые тела. Этим законам подчиняются любые превращения энергии.

Исследованием энергии в макроскопических системах(т.е. рассмотрением общих свойств всей системы) занимается классическая (равновесная) термодинамика.

Классическая термодинамика (XIX в.) занималась изучением тепловых явлений без учета молекулярного строения тел.

Предмет исследований классической термодинамики – закрытые системы, т.е. системы, которые не обмениваются энергией, веществом и информацией с окружающей средой.

Неравновесная термодинамика изучает процессы в открытых системах, находящихся далеко от равновесного состояния.

Открытые системы – термодинамические системы, которые поддерживаются в определенном состоянии за счет непрерывного притока извне и стока вовне вещества, энергии и информации (т.е. обмениваются с окружающей средой веществом (а также энергией и импульсом)).

К наиболее важному типу открытых систем относятся химические системы, в которых непрерывно протекают химические реакции, происходит поступление реагирующих веществ извне, а продукты реакций отводятся. Биологические системы, живые организмы можно также рассматривать как открытые химические системы.