Да, и так можно. При этом, что интересно, система, стремясь уменьшить свою свободную энергию, может либо совершать работу/отдавать тепло, либо наращивать энтропию.
Но вот вы описали одно точно одно интересующее (или реально существующее в данный момент) микросостояние, это микросостояние реализует одно какое-то макросостояние. То, что вы знаете, в каком микростоянии находилась/находится система, не отменяет того, что это же макросостояние может быть реализовано другими микросостояниями. Термодинамическая вероятность на то и вероятность, что считает все возможные микросостояния, которыми реализуется одно макросостояние. Вы не уничтожили своим знанием возможность осуществления других микросостояний и не уменьшили W.
Вот если мы говорим об идеальном бездефектном кристалле при 0 К, то там в принципе возможно лишь одно состояние, поэтому W = 1, S = 0. Либо у вас системы волшебные и переход из одного микросостояния в другое невозможен, но для волшебных систем пусть пишут волшебную термодинамику :)
А вывод 2 противоречит определению энтропии. Нельзя ввести энтропию как функцию состояния, а потом сказать, что она от состояния не зависит. Это шизофрения какая-то :)
Спасибо за статью!
Прочёл, ничего с ног на голову не переворачивается, постулаты не пересматриваются. Если коротко: есть системы, которые самопроизвольно переходят из состояния видимого беспорядка (там в примере случайным образом ориентированные палочки) в видимый порядок (палочки ориентированы по одному генеральному направлению с некоторым разбросом) все остальные параметры при этом остаются теми же. Хочется сказать, что энтропия системы понизилась, но тут как раз стоит вспомнить, что энтропия != видимый порядок. До перестроения палочки обладали большим разнообразием вариантов углов поворота, но мешали друг другу двигаться в объёме, после перестроения же энтропия, связанная с возможностью поворота снизилась, но в то же время палочки приобрели гораздо большую свободу перемещения. То есть один вид «подэнтропии» компенсировал понижение другого вида «подэнтропии».
По этому принципу предлагается создавать материалы, которые самопроизвольно собираются.
Здесь у нас, похоже, два мира сталкиваются, разлетаются к чертям, а на их месте возникает непонимание.
Я нисколько не силён в статистической физике и с разбегу пытаться в ней что-то понять, открыв статью на википедии, мне крайне сложно. С удовольствием почитаю публикацию по этому вопросу, если вы её напишите.
У вас, видимо, понятие энтропии задано каким-то другим образом. В моем (и не только) понимании, энтропия введена как функция состояния, зависящая только от текущих макропараметров (p, V, T, природа тел, состав системы). Просто заметили, что если ввести функцию, изменение которой в ходе процесса равно deltaQ/T, то как в точку ни приди, значение этой функции одно и то же. Прикольно? Прикольно! Надо использовать. Назвали энтропией. А чтобы считать было легче задали ещё 0 при 0 К. Понаставили кучу экспериментов, проверили – расхождений нет, работает нормально.
Дело как раз в том, что термодинамика на микроуровне перестаёт работать. Все ключевые понятия термодинамики к микромиру неприменимы, а выводится всё, по сути, из трёх её начал, которые постулаты и не охватывают большого числа физических явлений (например, первое начало: dQ = dU + delta A, т.е. это частный случай закона сохранения энергии, теплота превращается в энергию и работу и наоборот, но здесь нет ни слова о таких вещах, как переход массы в энергию и наоборот, перенос энергии излучением, которые очень важны на микроуровне и при релятивистских скоростях). Поэтому термодинамика достаточно ограничена в применении при масштабировании вверх и вниз.
Вы немного не так поняли смысл термодинамической вероятности W. Это все варианты состояний составляющих, при который макросостояние (т.е. вся система) находится в одном конкретном состоянии с заданными макропараметрами p, V, T, S, q и т.д. Это не количество всех состояний системы вообще, а число вариантов одного состояния.
Чтобы понять, что же имеют в виду, когда говорят «энтропия растёт», нужно спросить говорящего :) Маловероятно то, что он задумывается о судьбах Вселенной.
Да, на практике процессы неравновесные и, зачастую, необратимые, знак равно можно отбросить, но для математической строгости его оставляют.
Конкретное явление коррозии железа идёт с уменьшением энтропии: там газообразный кислород (у газов энтропия относительно велика) переходит в твердый оксид (без влаги, просто окисление железа) или в гидроксид (в присутствии воды), которые – как твёрдые тела – обладаю много меньшей энтропией. Тепло реакции отводится в окружающую среду, где энтропия растёт.
Так я и не старался написать задачу для сборника задач по хтд. Мне всего лишь нужно было перейти от простой и очевидной ситуации к более сложной, требующей введения самого понятия энтропии.
Но даже при добавлении к системе элемента суммарная энтропия не обязана расти, остаётся вариант с идеальным кристаллом при 0 К, тогда она не изменится (недостижимый, конечно же). Но это будет открытая система. Обычно же рассматривают либо изолированные, либо закрытые системы, в них добавление элемента невозможно, а для закрытых систем энтропия может даже уменьшаться за счёт роста энтропии в окружающей среде.
И всегда есть вариант с равновесным обратимым адиабатным процессом, когда энтропия не изменяется.
Нет. Даже если мы будем знать о системе всё, энтропия у неё будет ненулевая (если это не идеальный бездефектный кристалл при 0 К). Энтропия – функция состояния системы, т.е. без разницы, каким образом система в данное состояние пришла, энтропия будет одна и та же. Вот мы о системе ничего не знали, кроме энтропии, – вот всё узнали, но энтропия не изменилась, потому что не изменилось состояние системы. Даже если мы будем, пытаясь узнать текущие параметры системы и её составляющих, влиять на систему, энтропия не станет равна нулю, потому что абсолютный ноль недостижим.
Вы систему забыли изолировать. В изолированной системе энтропия не может убывать. Убывает там энтропия очевидно только при постоянной температуре. Из-за выделения тепла в ходе реакции она спокойно может расти и при уменьшении количества молекул.
Ну не свою же мне термодинамику придумывать?! :)
Я это все писал к тому, что можно использовать изменение энтропии в качестве критерия. Вопрос о критерии решается заданием постоянных параметров ведь.
Вакуум – это абсолютное отсутствие вещества. Это абстракция, которую когда-то ввели для удобства. Нельзя сказать, что где-то больше вакуума, а где-то меньше (как, определенно, можно сказать про материю). Вакуум либо вакуум – вообще без всего, – либо уже не вакуум.
Мне она как раз не нравится. Имеет право на существование, но не очень научна, по моему мнению. Есть такая проблема: чем больше используешь аналогий, тем меньше понимаешь, о чём вообще говоришь.
Я вам скажу даже больше: функции Гиббса и Гельмгольца и условия самопроизвольного протекания процессов, и все четыре термодинамических потенциала выводятся из объединения первого и второго начал термодинамики.
Называть вы можете что угодно как угодно, вопрос лишь в том, чем оно на самом деле является. Я как раз и пытался ответить на этот вопрос.
И пытался как раз донести ясность в понимании: в изолированной системе в ходе самопроизвольных процессов энтропия не убывает. Она может оставаться постоянной. Это как не «икс в квадрате больше нуля», а «икс в квадрате – неотрицательное число (на множестве действительных чисел)».
Вот если мы говорим об идеальном бездефектном кристалле при 0 К, то там в принципе возможно лишь одно состояние, поэтому W = 1, S = 0. Либо у вас системы волшебные и переход из одного микросостояния в другое невозможен, но для волшебных систем пусть пишут волшебную термодинамику :)
А вывод 2 противоречит определению энтропии. Нельзя ввести энтропию как функцию состояния, а потом сказать, что она от состояния не зависит. Это шизофрения какая-то :)
Прочёл, ничего с ног на голову не переворачивается, постулаты не пересматриваются. Если коротко: есть системы, которые самопроизвольно переходят из состояния видимого беспорядка (там в примере случайным образом ориентированные палочки) в видимый порядок (палочки ориентированы по одному генеральному направлению с некоторым разбросом) все остальные параметры при этом остаются теми же. Хочется сказать, что энтропия системы понизилась, но тут как раз стоит вспомнить, что энтропия != видимый порядок. До перестроения палочки обладали большим разнообразием вариантов углов поворота, но мешали друг другу двигаться в объёме, после перестроения же энтропия, связанная с возможностью поворота снизилась, но в то же время палочки приобрели гораздо большую свободу перемещения. То есть один вид «подэнтропии» компенсировал понижение другого вида «подэнтропии».
По этому принципу предлагается создавать материалы, которые самопроизвольно собираются.
Я нисколько не силён в статистической физике и с разбегу пытаться в ней что-то понять, открыв статью на википедии, мне крайне сложно. С удовольствием почитаю публикацию по этому вопросу, если вы её напишите.
У вас, видимо, понятие энтропии задано каким-то другим образом. В моем (и не только) понимании, энтропия введена как функция состояния, зависящая только от текущих макропараметров (p, V, T, природа тел, состав системы). Просто заметили, что если ввести функцию, изменение которой в ходе процесса равно deltaQ/T, то как в точку ни приди, значение этой функции одно и то же. Прикольно? Прикольно! Надо использовать. Назвали энтропией. А чтобы считать было легче задали ещё 0 при 0 К. Понаставили кучу экспериментов, проверили – расхождений нет, работает нормально.
Вы немного не так поняли смысл термодинамической вероятности W. Это все варианты состояний составляющих, при который макросостояние (т.е. вся система) находится в одном конкретном состоянии с заданными макропараметрами p, V, T, S, q и т.д. Это не количество всех состояний системы вообще, а число вариантов одного состояния.
Да, на практике процессы неравновесные и, зачастую, необратимые, знак равно можно отбросить, но для математической строгости его оставляют.
Конкретное явление коррозии железа идёт с уменьшением энтропии: там газообразный кислород (у газов энтропия относительно велика) переходит в твердый оксид (без влаги, просто окисление железа) или в гидроксид (в присутствии воды), которые – как твёрдые тела – обладаю много меньшей энтропией. Тепло реакции отводится в окружающую среду, где энтропия растёт.
Но даже при добавлении к системе элемента суммарная энтропия не обязана расти, остаётся вариант с идеальным кристаллом при 0 К, тогда она не изменится (недостижимый, конечно же). Но это будет открытая система. Обычно же рассматривают либо изолированные, либо закрытые системы, в них добавление элемента невозможно, а для закрытых систем энтропия может даже уменьшаться за счёт роста энтропии в окружающей среде.
И всегда есть вариант с равновесным обратимым адиабатным процессом, когда энтропия не изменяется.
Я это все писал к тому, что можно использовать изменение энтропии в качестве критерия. Вопрос о критерии решается заданием постоянных параметров ведь.
И пытался как раз донести ясность в понимании: в изолированной системе в ходе самопроизвольных процессов энтропия не убывает. Она может оставаться постоянной. Это как не «икс в квадрате больше нуля», а «икс в квадрате – неотрицательное число (на множестве действительных чисел)».
Можно ссылку на источник?