Теплота и энтропия
Страница 2

Необходимость введения энтропии не ограничивается потребностью замены количества тепла на новую функцию состояния. Все термодинамические величины образуют пары, их называют парами сопряженных величин, например, давление и объем. Они входят в выражение для работы ΔА = pΔV. Какая величина сопряжена температуре? Поскольку выражение для количества тепла, переданного в обратимом процессе, имеет вид ΔQ = TΔS, то можно говорить, что сопряженной величиной для температуры является энтропия. Среди сопряженных величин одна зависит от объема (например, S в паре S и Т), другая нет (например, р в паре р и V).

Таким образом, с введением энтропии завершился этап формирования основных понятий термодинамики.

Физический смысл энтропии выясняется при рассмотрении микросостояний вещества. Л. Больцман был первым, кто установил связь энтропии с вероятностью состояния. В формулировке М. Планка утверждение, выражающее эту связь и называемое принципом Больцмана, представляется простой формулой

S = kBlnW. (7)

Сам Больцман никогда не писал этой формулы. Это сделал Планк. Ему же принадлежит введение постоянной Больцмана kB. Термин «принцип Больцмана» был введен А. Эйнштейном. Термодинамическая вероятность состояния W или статистический вес этого состояния – это число способов (число микросостояний), с помощью которых можно реализовать данное макросостояние. На квантовом языке статистический вес – это число различных квантовых микросостояний, реализующих данное макросостояние с данной энергией.

Подчеркнем, что термодинамическая вероятность W отличается от математической вероятности, которая всегда выражается некоторой дробью, меньшей или равной единице. Указанное различие несущественно, поскольку в большинстве практических расчетов вычисляется разность энтропии, то есть относительная вероятность W/W0. Установление связи между столь несхожими понятиями, как энтропия и вероятность, является важнейшим научным достижением. Энтропия и вероятность – величины разной природы. Энтропия – величина физическая, а термодинамическая вероятность – математическая. Численное значение физической величины зависит от выбранной системы единиц, математическая величина – это число, число способов. Согласованность левой и правой частей (7) обеспечивается постоянной Больцмана. Эта же постоянная обеспечивает совпадение термодинамической энтропии с энтропией, определяемой из принципа Больцмана.

Страницы: 1 2 


Фиксированные препараты микроорганизмов
Вводные пояснения. В микробиологии часто готовят фиксированные препараты. Их рассматривают под микроскопом в окрашенном виде. Под фиксацией подразумевается такая обработка живого объекта, которая дает возможность быстро прервать течение жизненных процессов в объекте, сохранив его тонкую структуру. В результате фиксации клетки прочно при ...

Активность карбоксипептидазы М в тканях крыс при введении физиологического раствора. Влияние однократного введения физраствора на активность карбоксипептидазы М в тканях крыс.
В гиппокампе активность карбоксипептидазы М повышалась через 0,5 и 72 часа после однократной инъекции физиологического раствора на 45 и 63% по сравнению с интактными животными (рис. 5). Активность фермента в гипоталамусе и мозжечке через 72 часа была выше на 48 и 23% соответственно относительно нормы. Поскольку в ответ на стрессовое во ...

Сбор и обработка дифракционных данных
Сбор дифракционных данных комплекса S15-16SрРНК (S15 T3C мутант) проводился на синхротроне ESRF (Гренобль, Франция), линия ID14 С использованием детектора Mar CCD (l= 0.93300 Å; Т=100К). Полученные данные обрабатывали программами DENZO и SCALEPACK. Обработка данных имеет ряд этапов: 1) Выделение сильных рефлексов; 2) Предсказан ...