Причину необратимости выясним на примере процесса «Расширение газа в пустоту». Определим вероятность события, когда все молекулы самопроизвольно соберутся в одной части:
- вероятность того, что все молекулы будут в одной части.
N = 2; p = 1/22 = 1/4
N = 3; p = 1/23 = 1/8
N = 1020; p = 1/210^20; p→0
Мерой стремления системы к равновесному состоянию является термодинамическая вероятность (статистический вес). Поскольку термодинамическая вероятность может принимать большие значения, то для характеристики стремления системы к равновесному состоянию (мера хаотичности системы), была введена другая физическая величина - энтропия.
Связь энтропии с термодинамической вероятностью:
В статистической физике энтропия рассчитывается по следующей формуле:
Свойства энтропии:
- Энтропия - функция состояния, то есть изменения энтропии не зависит от того, каким способом система переходит из начального состояния в конечное.
- Аддитивность - энтропия системы, состоящей из нескольких частей, равна сумме энтропии каждой части.
- Закон возрастания энтропии - в замкнутой системе её энтропия всегда возрастает, достигая максимального значения при равновесном состоянии.
dS=0 - обратимый процесс
dS>0 - необратимый процесс.
