Тепловые устройства и инновации на основе термодинамики. Черный А.А. - 6 стр.

нию концепции "тепловой смерти" вселенной. Ее суть раскрывается в сле-
дующих положениях. Во-первых, во вселенной существует тенденция к
расточению механической энергии. Во-вторых восстановление механиче-
ской энергии в прежнем количестве не может быть осуществлено. В-
третьих, в будущем Земля очутится в непригодном для жизни человека
состоянии. Через 20 лет Клаузиус приходит к тому же выводу, сформулиро-
вав второе начало термодинамики в виде: энтропия вселенной стремится к
максимуму. (Под энтропией он понимал величину, представляющую со-
бой сумму всех превращений, которые должны были иметь место, чтобы
привести систему в ее нынешнее состояние.)
        В замкнутой системе энтропия может только возрастать или оста-
ваться постоянной. Во всякой изолированной системе тепловые процессы
однонаправлены, что и приводит к увеличению энтропии. Стоит энтропии
достигнуть максимума, как тепловые процессы в такой системе прекраща-
ются, что означает принятие всеми телами системы одинаковой темпе-
ратуры и превращение всех форм энергии в тепловую. Наступление со-
стояния термодинамического равновесия приводит к прекращению всех
макропроцессов, что и означает состояние "тепловой смерти".
         Для распространения второго начала термодинамики на другие не-
обратимые процессы было введено понятие энтропии как меры беспо-
рядка. Для изолированных систем (не пропускающих тепло) второе нача-
ло термодинамики можно выразить следующим образом: энтропия системы
никогда не уменьшается. Система, находящаяся в состоянии равновесия,
имеет максимальную энтропию.
         Понятие энтропии связывают и с понятием информации. Система,
находящаяся в упорядоченном состоянии, содержит много информации, а
неупорядоченная система содержит мало информации. Так, например, текст
книги содержит много информации, а случайный набор букв не несет ин-
формации. Информацию поэтому и отождествляют с отрицательной энтро-
пией (или негэнтропией). При росте энтропии информация уменьшается.
         Среди множества выдвинутых против этого вывода возражений
наиболее известным было возражение Максвелла. Он исходил из того, что
второе начало имеет ограниченную область применения. Максвелл счи-
тал второе начало термодинамики справедливым, пока мы имеем дело с
телами, обладающими большой массой, когда нет возможности различать в
этих массах отдельные молекулы и работать с ними. Он предложил проде-
лать мысленный эксперимент - представить себе существо, способное сле-
дить за каждой молекулой во всех ее движениях, и разделить какой-либо
сосуд на две части перегородкой с маленьким отверстием в ней. Это су-
щество (названное "демоном Максвелла"), способное различать отдельные
молекулы, будет попеременно то открывать, то закрывать отверстие таким
образом, чтобы быстро движущиеся молекулы могли переходить в другую
половину. В этом случае "демон Максвелла" без затраты работы смог бы
повысить температуру в первой половине сосуда и понизить во второй во-
преки второму началу термодинамики.
                                   6