Элементы химической термодинамики и кинетики. Письменко В.Т. - 53 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

53
частицами системы. Следовательно, можно оценить наиболее устойчивое,
равновесное состояние системы через вероятное распределение микросо-
стояний частиц, образующих систему.
Кстати, расширение газа представляет самопроизвольный процесс пе-
рехода системы из менее вероятного, более упорядоченного в более вероят-
ное состояние и более разупорядоченное. Самопроизвольное же уменьшение
объема газа, вплоть до образования кристалла с упорядоченной структурой,
невероятно и не возможно. То есть
необратимый процесс есть переход системы из менее вероятного со-
стояния в более вероятное.
Неупорядоченность систем растет не только при расширении газа. Если
имеется идеальный кристалл, например, поваренной соли
NаС1 при 0 К, то
мы можем точно указать координаты каждого иона
Nа
+
и С1
-
– в нем. Но
достаточно его нагреть выше нуля 0
0
К, как отдельные ионы начинают коле-
баться относительно своих равновесных положений в кристаллической ре-
шетке, и возникает несколько способов построения кристалла из колеблю-
щихся ионов, но отвечающих макросостоянию кристалла. С еще большим
повышением температуры в кристалле появляются вакантные узлы, межу-
зельные ионы, а при плавлении и тем более нарушается порядок расположе-
ния частиц, растет неупорядоченность (беспорядок). Описывать такую сис-
тему придется уже значительным числом способов, комбинаций микросо-
стояний частиц, эквивалентных конкретному микросостоянию систем.
Неупорядоченность растет и при кипении жидкостей, и при сублима-
ции твердых веществ, растворении кристаллов. Соответственно, возрастает и
вероятность состояния системы при этих переходах. Ее изменение ∆
W
бу-
дет положительной величиной, т.е.
∆W = W
2
–W
1
> 0
,
где W
1
- термодинамическая вероятность состояние веществ системы в на-
чальном состоянии; W
2
– термодинамическая вероятность состояния веществ
системы в конечном состоянии.
Но такой же характер зависимости носит и изменение энтропии в са-
мопроизвольных процессах. Действительно, в изолированной системе все
процессы протекают в направлении возрастания энтропии.
Впервые о существовании связи между энтропией и вероятностью со-
стояния системы догадался и установил ее в 70-х годах XIX века
Л.Больцман
1
. Связь можно выразить математически, полагая, что
S =
f(
W),
где
W
– термодинамическая вероятность; f- некоторая функция. Вид этой
функции можно установить, если учесть, что энтропия системы равна сумме
энтропий составляющих ее частей, а вероятность некоторого состояния сис-
1
Больцман Людвиг (1844-1906), австрийский физик, один из основателей статистической
физики, иностр. Член Петербургской академии наук. Дал статистическое обоснование
второго начала термодинамики, вывел закон излучения (закон Стефана-Больцмана).

Страницы