Статистическое толкование энтропии. Формула Больцмана. Статистический смысл второго начала термодинамики. Тепловая смерть Вселенной.

Термодинамическая вероятность W – число микросостояний, реализующих данное макросостояние.

W = 1 W = 4 W = 6

«Стрела времени»

Энтропия – мера вероятности состояния системы Т.к. вероятность состояния системы тем больше, чем больше в системе неупорядоченность, то Энтропия – мера неупорядоченности системы

Второе начало термодинамики

В изолированной системе энтропия возрастает

Причина – система самопроизвольно переходит из менее вероятного состояния в более вероятное. Необратимость процессов.

Однонаправленность времени. Л. Больцман показал, что Связь энтропии с термодинамической вероятностью Тепловая смерть Вселенной

Вывод о тепловой смерти Вселенной был сформулирован Р. Клаузиусом в 1865 году на основе второго начала термодинамики. Согласно второму началу, любая физическая система, не обменивающаяся энергией с другими системами (для Вселенной в целом такой обмен, очевидно, исключен), стремится к наиболее вероятному равновесному состоянию — к так называемому состоянию с максимумом энтропии.

Такое состояние соответствовало бы тепловой смерти Вселенной. Однако экстраполяция второго начала термодинамики, установленного в лабораторных условиях, на всю Вселенную не обоснована.

Вселенная не является обычной замкнутой изолированной системой, для которой формулируются законы термодинамики.

Для рассмотрения эволюции Вселенной (в частности, тепловой) необходимо учесть переменное гравитационное поле.

А. А. Фридман доказал, что Вселенная, заполненная тяготеющим веществом, не может быть стационарной, а должна расширяться или сжиматься. В этом случае из возрастания энтропии не следует стремления системы к термодинамическому равновесию и парадокс тепловой смерти Вселенной не возникает.