Энтропия по Больцману

Подход Больцмана к понятию энтропии помог прояснить ее физический смысл. Энтропия при этом выступает как мера бес­порядка. Чембольше беспорядка в системе, тем выше ее энтро­пия. Более строго энтропия вводится с помощью соотношения

где к— постоянная Больцмана, W — термодинамическая ве­роятность состояния, т.е. величина, показывающая сколькими способами может быть реализовано данное состояние. Следует отметить, что равномерное распределение молекул по объему является одновременно наиболее вероятным и наиболее беспо­рядочным их состоянием, обладающим наибольшей энтропией. Например, если имеется сосуд, разделенный на две части, в од­ной из которых находится кислород, а в другой водород, то после устранения перегородки газы равномерно перемешают­ся и величина энтропии системы возрастет. Обратный процесс практически невозможен, так как его вероятность чрезвычайно мала.

Понятия энтропии по Больцману и по Клаузиусу физически эквивалентны между собой. В качестве третьего начала тер­модинамики иногда рассматривают теорему Нернста, согласно которой при нуле градусов Кельвина энтропия системы равна нулю (S = 0 при T = 0).

В заключение перечислим некоторые важные свойства эн­тропии:

1. Энтропия системы, состоящей из нескольких тел, равна сум­ме энтропии этих тел.

2. Если в изолированной системе происходят обратимые про­цессы, то ее энтропия остается неизменной.

3. Если в изолированной системе происходят необратимые про­цессы, то ее энтропия возрастает. Возможны лишь такие процессы, которые ведут к увеличению энтропии изолиро­ванной системы.

Лекция № 14