إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

تم النشر على http://www.allbest.ru/

التفسير الإحصائي لعدم رجعة العمليات في الطبيعة

ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على حقيقة عدم رجعة العمليات في الطبيعة، لكنه لا يعطي أي تفسير لذلك. لا يمكن الحصول على هذا التفسير إلا على أساس النظرية الحركية الجزيئية، وهو أبعد ما يكون عن البساطة.

التناقض بين عكسية العمليات الدقيقة وعدم رجعة العمليات الكبيرة.

تبدو اللارجعة في العمليات الكبيرة متناقضة، لأن جميع العمليات الدقيقة قابلة للعكس في الوقت المناسب. إن معادلات حركة الجسيمات الدقيقة الفردية، الكلاسيكية والكمية، قابلة للعكس بمرور الوقت، لأنها لا تحتوي على أي قوى احتكاك تعتمد على السرعة. قوة الاحتكاك هي تأثير مجهري ناتج عن تفاعل جسم كبير مع عدد كبير من الجزيئات الموجودة في البيئة، وظهور هذه القوة نفسها يتطلب تفسيرا. إن القوى التي تتفاعل من خلالها الجسيمات الدقيقة (القوى الكهرومغناطيسية في المقام الأول) يمكن عكسها بمرور الوقت. معادلات ماكسويل التي تصف التفاعلات الكهرومغناطيسية لا تتغير عند الاستبدال رعلى - ر.

إذا أخذنا أبسط نموذج للغاز - مجموعة من الكرات المرنة، فإن الغاز ككل سيُظهر سلوكًا اتجاهيًا معينًا. على سبيل المثال، يتم ضغطه في نصف وعاء، وسيبدأ في التوسع واحتلال الوعاء بأكمله. لن يتقلص مرة أخرى. إن معادلات حركة كل كرة جزيئية قابلة للعكس بمرور الوقت، لأنها تحتوي فقط على قوى تعتمد على المسافات وتظهر عند تصادم الجزيئات.

وبالتالي، فإن المهمة لا تتمثل فقط في تفسير أصل اللارجعة، ولكن أيضًا التوفيق بين حقيقة عكس العمليات الدقيقة وحقيقة عدم الرجوع في العمليات الكبيرة.

يعود الفضل في إيجاد نهج صحيح بشكل أساسي لحل هذه المشكلة إلى بولتزمان. صحيح أن بعض جوانب مشكلة اللارجعة لم تتلق بعد حلاً شاملاً.

دعونا نعطي مثالا يوميا بسيطا، والذي، على الرغم من تافهته، يرتبط مباشرة بحل بولتزمان لمشكلة اللارجعة.

لنفترض أنك قررت يوم الاثنين أن تبدأ حياة جديدة. عادة ما يكون الشرط الذي لا غنى عنه لذلك هو الترتيب المثالي أو القريب من الترتيب المثالي على المكتب. أنت تضع كل الأشياء والكتب في أماكن محددة بدقة، وعلى طاولتك توجد حالة يمكن أن نطلق عليها بحق حالة "النظام".

ما سيحدث مع مرور الوقت معروف جيدا. تنسى وضع الأشياء والكتب في أماكن محددة بدقة، وتسود حالة من الفوضى على الطاولة. ليس من الصعب أن نفهم لماذا يحدث هذا. إن حالة "النظام" تتوافق فقط مع ترتيب معين للأشياء، وحالة "الفوضى" تتوافق مع عدد أكبر بما لا يقاس. وبمجرد أن تبدأ الأشياء في احتلال مواقع تعسفية لا تسيطر عليها إرادتك، تنشأ بشكل طبيعي حالة أكثر احتمالا من الفوضى على الطاولة، تتحقق من خلال عدد أكبر بكثير من تعريفات الكائنات على الطاولة.

من حيث المبدأ، هذه هي على وجه التحديد الاعتبارات التي طرحها بولتزمان لتفسير عدم رجعة العمليات الكلية.

من الضروري أولاً التمييز بين الحالة العيانية للنظام وحالته المجهرية.

تتميز الحالة العيانية بعدد صغير من المعلمات الديناميكية الحرارية (الضغط والحجم ودرجة الحرارة وما إلى ذلك)، بالإضافة إلى الكميات الميكانيكية مثل موضع مركز الكتلة، وسرعة مركز الكتلة، وما إلى ذلك. الكميات العيانية التي تميز الدولة ككل والتي لها أهمية عملية.

تتميز الحالة المجهرية في الحالة العامة بتحديد الإحداثيات والسرعات (أو العزم) لجميع الجسيمات التي يتكون منها النظام (الجسم العياني). هذه خاصية أكثر تفصيلاً للنظام بشكل لا يضاهى، ومعرفتها ليست مطلوبة على الإطلاق لوصف العمليات ذات الأجسام العيانية. علاوة على ذلك، فإن معرفة الحالة الدقيقة أمر بعيد المنال تقريبًا بسبب العدد الهائل من الجسيمات التي تشكل الأجسام الكبيرة. في المثال اليومي أعلاه للأشياء الموجودة على الطاولة، يمكننا تقديم مفاهيم الحالات الجزئية والماكروية. تتوافق الحالة الدقيقة مع ترتيب واحد محدد للأشياء، وتتوافق الحالة الكبيرة مع تقييم الوضع ككل: إما "النظام" أو "الفوضى".

من الواضح تمامًا أنه يمكن تحقيق حالة كبيرة معينة من خلال عدد كبير من الولايات الصغيرة المختلفة. لذلك، على سبيل المثال، فإن انتقال جزيء واحد من نقطة معينة في الفضاء إلى نقطة أخرى أو تغير في سرعته نتيجة الاصطدام يغير الحالة الدقيقة للنظام، لكنه بالطبع لا يغير المعلمات الديناميكية الحرارية و وبالتالي، الحالة الكلية للنظام.

الآن دعونا نقدم فرضية ليست واضحة مثل العبارات السابقة: جميع الحالات المجهرية لنظام مغلق محتملة على قدم المساواة؛ لم يتم تمييز أي منهم أو شغل منصب مهيمن. هذا الافتراض يعادل في الواقع الفرضية المتعلقة بالطبيعة الفوضوية للحركة الحرارية للجزيئات.

وبمرور الوقت، تحل الدول الصغيرة محل بعضها البعض بشكل مستمر. من الواضح أن الوقت الذي يبقى فيه النظام في حالة مجهرية معينة يتناسب مع عدد الدول الصغيرة Z 1 التي تحقق هذه الحالة. إذا كانت Z تشير إلى العدد الإجمالي للدول الصغيرة في النظام، فسيتم تحديد احتمالية الحالة W على النحو التالي: W=Z 1 /Z

إن احتمالية الحالة العيانية تساوي نسبة عدد الخلايا المجهرية التي تحقق الحالة الكبيرة إلى العدد الإجمالي للحالات المجهرية المحتملة.

انتقال النظام إلى الحالة الأكثر احتمالا

كلما زاد 2^، زاد احتمال وجود حالة ماكروية معينة وطال أمد بقاء النظام في هذه الحالة. وهكذا، فإن تطور النظام يحدث في اتجاه الانتقال من الحالات غير المتوقعة إلى الحالات الأكثر احتمالا. وهذا هو بالضبط ما يرتبط بعدم رجعة تدفق العمليات العيانية، على الرغم من عكس القوانين التي تحكم حركة الجزيئات الفردية. العملية العكسية ليست مستحيلة، بل هي غير محتملة. نظرًا لأن جميع الحالات الميكروية متساوية في الاحتمال، فمن حيث المبدأ يمكن أن تنشأ حالة كبيرة تتحقق من خلال عدد صغير من الحالات الميكروية، ولكن هذا حدث نادر للغاية. ولا ينبغي لنا أن نتفاجأ إذا لم نراهم أبدًا. الحالة الأكثر احتمالا هي التوازن الحراري. وهو يتوافق مع أكبر عدد من الدول الصغيرة.

من السهل أن نفهم لماذا تتحول الطاقة الميكانيكية تلقائيًا إلى طاقة داخلية. الحركة الميكانيكية للجسم (أو النظام) هي حركة مرتبة عندما تتحرك جميع أجزاء الجسم بطريقة متماثلة أو متشابهة. تتوافق الحركة المنظمة مع عدد صغير من الحالات الدقيقة مقارنة بالحركة الحرارية المضطربة. ولذلك، فإن الحالة غير المتوقعة للحركة الميكانيكية المنظمة تتحول تلقائيًا إلى حركة حرارية مضطربة، تتحقق بواسطة عدد أكبر بكثير من الحالات الدقيقة.

والأمر الأقل وضوحًا هو عملية انتقال الحرارة من الجسم الساخن إلى الجسم البارد. ولكن هنا أيضا جوهر اللارجعة هو نفسه.

في بداية انتقال الحرارة، هناك مجموعتان من الجزيئات: جزيئات ذات متوسط ​​طاقة حركية أعلى في الجسم الساخن وجزيئات ذات متوسط ​​طاقة حركية أقل في الجسم البارد. عندما يتم تحقيق التوازن الحراري في نهاية العملية، ستظهر جميع الجزيئات وكأنها تنتمي إلى نفس المجموعة من الجزيئات التي لها نفس متوسط ​​الطاقة الحركية. لم تعد هناك حالة أكثر تنظيمًا مع تقسيم الجزيئات إلى مجموعتين.

لذلك، فإن عدم رجعة العمليات يرجع إلى حقيقة أن الحالات العيانية غير المتوازنة غير محتملة. تنشأ هذه الحالات إما بشكل طبيعي نتيجة لتطور الكون، أو يتم إنشاؤها بشكل مصطنع من قبل الإنسان. على سبيل المثال، نحصل على حالات عدم توازن عالية عن طريق تسخين مائع التشغيل لمحرك حراري إلى درجات حرارة أعلى بمئات الدرجات من درجة الحرارة المحيطة.

توسيع "الغاز" من أربعة جزيئات

دعونا نفكر في مثال بسيط يسمح لنا بحساب احتمالات الحالات المختلفة ويظهر بوضوح كيف تؤدي الزيادة في عدد الجزيئات في النظام إلى حقيقة أن العمليات تصبح لا رجعة فيها، على الرغم من عكس قوانين حركة الجسيمات الدقيقة.

دعونا نحصل على "غاز" في وعاء يتكون من أربعة جزيئات فقط. في البداية، تكون جميع الجزيئات في النصف الأيسر من الوعاء، مفصولة بحاجز عن النصف الأيمن (الشكل 1أ). نقوم بإزالة القسم، وسيبدأ "الغاز" في التوسع، ويحتل السفينة بأكملها. دعونا نرى ما هو احتمال ضغط "الغاز" مرة أخرى، أي. سيتم إعادة تجميع الجزيئات في نصف الوعاء.

في مثالنا، سيتم وصف الحالة الكبيرة من خلال الإشارة إلى عدد الجزيئات الموجودة في نصف الوعاء، بغض النظر عن الجزيئات الموجودة هنا. يتم تحديد الحالات الدقيقة من خلال توزيع الجزيئات عبر نصفي الوعاء، مما يشير إلى الجزيئات التي تشغل نصفًا معينًا من الوعاء. دعونا نرقم الجزيئات 1، 2، 3، 4.

احتمال أن تتجمع جميع الجزيئات في نصف واحد (على سبيل المثال، اليسار) من الوعاء يساوي: 1/16، حيث أن الحالة الكبيرة المعطاة تتوافق مع حالة مجهرية واحدة.

سيكون احتمال توزيع الجزيئات بالتساوي أكبر بستة أضعاف: 3/8، نظرًا لأن الحالة الكبيرة المعينة تتوافق مع ستة ولايات مجهرية. احتمال وجود ثلاثة جزيئات في نصف الوعاء (على سبيل المثال، اليسار) (وفي النصف الآخر، على التوالي، جزيء واحد) يساوي: 1/4.

في معظم الأحيان، سيتم توزيع الجزيئات بالتساوي بين نصفي الوعاء: وهذه هي الحالة الأكثر احتمالاً.

ولكن لمدة 1/16 تقريبًا من فترة مراقبة طويلة بما فيه الكفاية، ستشغل الجزيئات أحد نصفي الوعاء. وبالتالي، فإن عملية التمدد قابلة للعكس ويتم ضغط "الغاز" مرة أخرى بعد فترة زمنية قصيرة نسبيًا.

وهكذا، فقط بسبب العدد الكبير من الجزيئات في الأجسام الكبيرة، فإن العمليات في الطبيعة يتبين أنها غير قابلة للعكس من الناحية العملية. من حيث المبدأ، العمليات العكسية ممكنة، لكن احتماليتها قريبة من الصفر. بالمعنى الدقيق للكلمة، فإن العملية لا تتعارض مع قوانين الطبيعة، ونتيجة لذلك، مع الحركة العشوائية للجزيئات، سوف تتجمع جميعها في نصف الفصل، وسوف يختنق الطلاب في النصف الآخر من الفصل. لكن في الحقيقة هذا الحدث لم يحدث في الماضي ولن يحدث في المستقبل. إن احتمالية حدوث مثل هذا الحدث منخفضة للغاية بحيث لا يمكن أن تحدث طوال فترة وجود الكون في حالته الحالية - حوالي عدة مليارات من السنين.

يوجد في جميع العمليات اتجاه محدد، حيث تنتقل العمليات من تلقاء نفسها من حالة أكثر ترتيبًا إلى حالة أقل ترتيبًا. كلما زاد النظام في النظام، زادت صعوبة استعادته من الفوضى. إن كسر الزجاج أسهل بما لا يقاس من صنع زجاج جديد وإدخاله في الإطار. إن قتل كائن حي أسهل بكثير من إعادته إلى الحياة، إذا كان ذلك ممكنًا. "لقد خلق الله حشرة صغيرة. إذا سحقتها، فسوف تموت" - هذه هي العبارة التي كتبها عالم الكيمياء الحيوية الأمريكي سينت جيورجي في كتابه "الطاقة الحيوية".

من الواضح أن الاتجاه المختار للوقت ("سهم الزمن")، الذي ندركه، مرتبط بدقة باتجاه العمليات في العالم.

حدود تطبيق القانون الثاني للديناميكا الحرارية

إن احتمال حدوث عمليات عكسية للانتقال من حالات التوازن إلى حالات عدم التوازن للأنظمة العيانية ككل صغير جدًا. ولكن بالنسبة للأحجام الصغيرة التي تحتوي على عدد صغير من الجزيئات، يصبح احتمال الانحراف عن التوازن ملحوظا. تسمى هذه الانحرافات العشوائية عن التوازن بالتقلبات. إن تقلبات كثافة الغاز في المناطق حسب ترتيب الطول الموجي للضوء هي التي تفسر تشتت الضوء في الغلاف الجوي للأرض ولون السماء الأزرق. تقلبات الضغط في الأحجام الصغيرة تفسر الحركة البراونية.

تعتبر ملاحظة التقلبات بمثابة الدليل الأكثر أهمية على صحة النظرية الإحصائية حول عدم رجعة العمليات الكلية التي أنشأها بولتزمان. القانون الثاني للديناميكا الحرارية ينطبق فقط على الأنظمة التي تحتوي على عدد كبير من الجزيئات. في كميات صغيرة، تصبح الانحرافات عن هذا القانون كبيرة.

مثال مثير للاهتمام على الانتهاك المحتمل للقانون الثاني للديناميكا الحرارية اخترعه ماكسويل. كائن ذكي - "شيطان" - يتحكم في صمام خفيف جدًا في القسم الذي يفصل بين جزأين - A و B - مع غاز بنفس درجة الحرارة والضغط. يراقب "الشيطان" الجزيئات التي تقترب من المخمد ويفتحها فقط للجزيئات السريعة التي تنتقل من الحجرة "ب" إلى الحجرة "أ". ونتيجة لذلك، بمرور الوقت، يسخن الغاز الموجود في الحجرة "أ"، ويبرد في الحجرة "ب". في هذه الحالة، لا يتم بذل أي عمل، لأن المثبط عديم الوزن عمليا، ويبدو أن القانون الثاني للديناميكا الحرارية قد تم انتهاكه.

ومع ذلك، في الواقع لا يوجد أي انتهاك للقانون الثاني. لكي يعمل، يجب أن يتلقى "الشيطان" معلومات حول سرعة الجزيئات التي تقترب من المخمد. من المستحيل الحصول على نفس المعلومات دون إنفاق الطاقة.

ترتبط عدم رجعة العمليات في الطبيعة برغبة الأنظمة في الانتقال إلى الحالة الأكثر احتمالية، والتي تتوافق مع الحد الأقصى من الفوضى.

انعكاس الحرارة العيانية العملية الدقيقة

تم النشر على موقع Allbest.ru

وثائق مماثلة

مفهوم التبادل الحراري كعملية فيزيائية لنقل الطاقة الحرارية من جسم أكثر سخونة إلى جسم أكثر برودة، إما مباشرة أو من خلال حاجز فاصل (جسم أو وسط) مصنوع من أي مادة. القانون الأول للديناميكا الحرارية. قانون جول لينز.

تمت إضافة العرض بتاريخ 10/09/2014


العلاقة بين كمية الحرارة والطاقة الداخلية والشغل؛ طرق لدراسة العمليات الديناميكية الحرارية الأساسية، وتحديد العلاقة بين المعلمات الرئيسية لحالة السائل العامل أثناء العملية؛ التغيرات في المحتوى الحراري والانتروبيا.

الملخص، تمت إضافته في 23/01/2012


المبادئ الأساسية للنظرية الجزيئية لبنية المادة. سرعة حركة جزيئات المادة. انتقال المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة. عملية التبخير المكثف. نقطة الغليان والضغط. امتصاص الحرارة أثناء الغليان.

تمت إضافة العرض بتاريخ 02/05/2012


سرعات جزيئات الغاز. مراجعة تجربة ستيرن. احتمال وقوع حدث. مفهوم توزيع جزيئات الغاز حسب السرعة. قانون التوزيع ماكسويل بولتزمان. دراسة اعتماد دالة توزيع ماكسويل على كتلة الجزيئات ودرجة حرارة الغاز.

تمت إضافة العرض في 27/10/2013


العثور على عمل في العمليات الديناميكية الحرارية القابلة للعكس. الدورة النظرية لمحرك الاحتراق الداخلي المكبس مع مدخلات الحرارة المجمعة. أعمال التمدد والانكماش. معادلة الحالة الغازية. انتقال الحرارة أثناء الحمل الحراري الحر.

تمت إضافة الاختبار في 22/10/2011


تحديد الكثافة والقيمة الحرارية للغاز الطبيعي. تحليل المعالم الرئيسية لنظام إمدادات الغاز. حساب استهلاك الحرارة لإمدادات المياه الساخنة. التقدير المحلي لخطوط أنابيب الغاز الداخلية والخارجية. تحسين عمليات الاحتراق.

أطروحة، أضيفت في 20/03/2017


سرعات جزيئات الغاز. مفهوم توزيع جزيئات الغاز حسب السرعة. دالة توزيع ماكسويل. حساب جذر متوسط ​​مربع السرعة. التعريف الرياضي للاحتمال. توزيع جزيئات الغاز المثالي. القيمة المطلقة للسرعة.

تمت إضافة العرض بتاريخ 13/02/2016


تحديد المؤشر متعدد التوجهات، المعلمات الأولية والنهائية، التغيرات في الإنتروبيا لغاز معين. حساب معلمات سائل العمل عند النقاط المميزة للدورة المثالية لمحرك الاحتراق الداخلي المكبس مع مصدر حرارة متساوي التوتر.

تمت إضافة الاختبار في 12/03/2011


حساب سرعة الجزيئات. الاختلافات في سرعات جزيئات الغاز والسائل. التحديد التجريبي للسرعات الجزيئية. دليل عملي على صحة النظرية الحركية الجزيئية لتركيب المادة. وحدة سرعة الدوران.

تمت إضافة العرض في 18/05/2011


وصف الغازات الحقيقية في نموذج الغاز المثالي. ملامح ترتيب الجزيئات في الغازات. وصف الغاز المثالي بمعادلة كلابيرون-منديليف. تحليل معادلة فان دير فالس. هيكل المواد الصلبة. التحولات المرحلة. مخطط الحالة.

كيف تحدث العمليات التي لا رجعة فيها؟ هناك الكثير من الأحداث التي تحدث في العالم كل يوم. يمكن أن تكون شائعة جدًا ودائمة، أو يمكن أن يكون لها عواقب لا رجعة فيها. هذه هي الأحداث التي سيتم مناقشتها في المقالة أدناه.

المفهوم والتعريف

العمليات التي لا رجعة فيها هي عمليات غير قابلة للتغيير، وغالبًا ما تكون عمليات تراجعية. يمكن أن تحدث في أي مجال من مجالات الحياة البشرية على الإطلاق. ولكن، وفقا للعلماء، فإن الأهم هي عمليات مماثلة في الطبيعة. لسوء الحظ، هناك العديد من هذه الأمثلة. ولكن في هذه المقالة سوف نسلط الضوء على أبسطها. إنها تميل إلى تمثيل مشاكل بيئية واسعة النطاق.

انقراض الحيوانات وتدمير النباتات

من المعقول أن نقول إن انقراض الأنواع الحيوانية المختلفة هو عملية تطور طبيعية.

وفقا لجوجل، يفقد العالم كل عام من 1 إلى 10 أنواع من الحيوانات وحوالي 1-2 أنواع من الطيور. علاوة على ذلك، فإن الاختفاء يميل إلى الزيادة. لأنه، وفقا لنفس الإحصائيات، فإن حوالي 600 نوع مهدد رسميا بالانقراض.

وبالتالي، فهذه عمليات لا رجعة فيها تماما تحدث في عالم الحيوانات والنباتات. الأسباب الرئيسية هي العوامل التالية:

• التلوث والانبعاثات والآثار السلبية الأخرى على البيئة.
• استخدام المركبات الكيميائية في الزراعة، مما يجعل من المستحيل تواجد أنواع معينة من الحيوانات والنباتات في مثل هذه المناطق.
• انخفاض مستمر في كمية الغذاء للحيوانات، المرتبطة، على سبيل المثال، بإزالة الغابات.

استنزاف الأرض

كل يوم، يستخدم كل شخص على هذا الكوكب الطاقة المعدنية. سواء كان ذلك النفط أو الغاز أو الفحم أو غيرها من مصادر الكهرباء الضرورية. هنا لديك عملية جديدة لا رجعة فيها - استنفاد "خزائن" كوكبنا. ويعتقد العلماء أن السبب الرئيسي لهذا الانحدار هو النمو السكاني المستمر.

يزداد عدد الأشخاص، وبالتالي يزداد الاستهلاك والطلب أيضًا. وإلى جانب الزيادة في الطلب، يشير النقاد أيضًا إلى أن الاستنزاف المستمر للأحواض المعدنية سيؤدي إلى تغير مناخي لا مفر منه. وهذا، كما نعلم، سوف ينطوي على مشاكل أكبر مما نتصور.

وكما قال ثور هيردال:

المحيط الميت - الأرض الميتة.

لقد كان على حق تمامًا في بيانه، حيث ألمح إلى أحد الأمثلة على العمليات التي لا رجعة فيها - السلوك غير النزيه تمامًا للأشخاص فيما يتعلق ليس فقط بالمحيط، ولكن أيضًا بالطبيعة ككل.

في القرن العشرين، أصبح من المعروف أن المحيط العالمي ملك للجميع. وهذا، على وجه الخصوص، قاده إلى الحالة التي هو عليها الآن. الشيء الرئيسي هو أنها أيضًا عملية لا رجعة فيها - الاستخدام الأمي لمواردها، فضلاً عن حقيقة أن المحيط العالمي لا يميل إلى تحمل العبء الكامل للغلاف الجوي الذي تنتج فيه البشرية انبعاثات يومية. ولكن المزيد عن ذلك في الفصل التالي.

غالبًا ما تغطي العمليات التي لا رجعة فيها في الطبيعة المجالات الأكثر عالمية وخطورة في حياتنا. يعد إطلاق المواد الكيميائية في الغلاف الجوي مشكلة مهمة حقًا. إن عواقب مثل هذه الانبعاثات خطيرة للغاية لدرجة أنه في عام 1948 كانت ولاية بنسلفانيا (الولايات المتحدة الأمريكية) مغطاة بضباب كثيف للغاية. في ذلك الوقت، كان يعيش في مدينة دونورا حوالي 14 ألف شخص.

وبحسب المصادر التاريخية، من بين هؤلاء الـ 14 ألفاً، أصيب حوالي 6 آلاف شخص بالمرض. كان الضباب كثيفًا جدًا لدرجة أنه كان من المستحيل تقريبًا تمييز الطريق. بدأوا في الاتصال بالأطباء بنشاط لشكاوى من الغثيان وألم في العين والدوخة. وبعد فترة مات 20 شخصا.

كما ماتت الكلاب والطيور والقطط بشكل جماعي - أولئك الذين لم يجدوا مأوى من الضباب الخانق. وليس من الصعب تخمين أن سبب هذه الظاهرة لم يكن سوى الانبعاثات في الغلاف الجوي. ويدعي العلماء أن الوضع يرجع إلى التوزيع غير السليم لدرجة حرارة الهواء في المنطقة نتيجة استخدام المواد الكيميائية.

مشاكل طبقة الأوزون

لعدة قرون، لم يشك الناس حتى في وجود ظاهرة مثل طبقة الأوزون (حتى عام 1873 - عندما اكتشفها العالم شونباين). لكن هذا لم يمنع البشرية من أن يكون لها تأثير ضار للغاية على طبقة الأوزون. وأسباب تدميرها، التي فاجأت الكثيرين، هي أسباب بسيطة للغاية ولكنها مقنعة:

في الوقت الحالي، مشكلة تدمير طبقة الأوزون ذات صلة. يفكر الناس في كيفية استخدام كمية أقل من الفريونات ويبحثون بنشاط عن بدائل لها. هناك أيضًا العديد من المتطوعين الذين يوافقون على مساعدة العلماء والدخول في العلوم لإنقاذ البيئة.

"مساهمة" الإنسان في المناظر الطبيعية

هناك فئتان من الناس. بالنسبة للبعض، تعتبر حماية البيئة مهمة، بينما بالنسبة للبعض الآخر هو العكس. ولسوء الحظ، فإن الدمار هو السائد. إن البيئة التي لم تعد مناسبة للحياة بسبب تأثير البشرية تعتبر مشوهة تمامًا. وهناك عدد كبير من هؤلاء الأشخاص في الوقت الحاضر. في الأساس، التغيرات في المناظر الطبيعية هي إزالة الغابات، ونتيجة لذلك تنقرض الحيوانات، وتختفي النباتات والطيور وما إلى ذلك.

تجديد المنطقة المصابة بعد ذلك أمر صعب للغاية، وكقاعدة عامة، لا أحد يفعل ذلك تقريبًا. تعرف العديد من المنظمات المشاركة في استعادة الطبيعة ما هي العمليات التي تسمى لا رجعة فيها. ولكن هل ستكون قوتهم كافية للحفاظ على بيئتنا بأكملها؟

كيفية منع ما لا مفر منه؟

ليس من قبيل الصدفة أن تسمى المشاكل العالمية بهذا الاسم - فليس لديهم ميل للعودة. ومع ذلك، يمكن تقديم مساعدة كبيرة للعالم حتى لا تستمر هذه العمليات في إحداث تأثير ضار على البيئة. هناك طرق عديدة لمساعدة الطبيعة. لقد كانوا معروفين للجميع لفترة طويلة، ولكن من المستحيل عدم التحدث عنهم.

• الطريقة السياسية. إنه يعني إنشاء قوانين لحماية البيئة وحمايتها. العديد من البلدان لديها بالفعل العديد من هذه القوانين. ومع ذلك، تحتاج البشرية إلى أدوات فعالة، بالمعنى الحرفي للكلمة، تجبرنا على التوقف وعدم تدمير موطننا.
• المنظمات. نعم، اليوم هناك منظمات بيئية. ولكن سيكون من الجيد أيضًا التأكد من أن كل شخص لديه الفرصة للمشاركة في أفعاله.
• الطريقة البيئية. أبسط شيء هو زراعة غابة. تعتبر الأشجار والشجيرات والشتلات وتكاثر النباتات المختلفة مهمة أساسية للغاية، ولكن يمكن أن يكون لها تأثير عميق على الطبيعة.

التكاثر الحيوي هولزر

قام شخص عادي، وليس عالم نبات أو عالم من أعلى فئة، ولكن مجرد مزارع عادي بإنشاء تكاثر حيوي. الجوهر هو ضمان وجود الأسماك والحشرات والحيوانات والنباتات في مكان معين، دون المشاركة عمليا في تطورها. وهكذا، تصطف النمسا بأكملها على اللحوم والفواكه وغيرها من المنتجات. لقد أثبت بالقدوة أنه إذا لم تتدخل في تنمية الطبيعة، فلن يؤدي ذلك إلا إلى تحقيق الفوائد. إن ما يسمى بالانسجام مع الطبيعة هو الهدف الذي يجب على كل شخص في هذا العالم أن يسعى لتحقيقه.

الاستنتاجات

لقد اعتادت الإنسانية على التصرف وفق مبدأ: أرى الهدف - لا أرى أي عقبات. وحتى لو أدى هذا إلى مثل هذه المشاكل العالمية (إذا لم تكن قد بدأت بالفعل في القيام بذلك)، فإن الإنسانية نفسها سوف تختفي. في محاولتنا تحقيق أهدافنا وضمان راحتنا، لا نلاحظ كيف يتم تدمير كل شيء من حولنا. كم من الناس، بعد قراءة هذا المقال، سوف يتساءلون عن العمليات التي لا رجعة فيها؟

إذا لم نتغلب على عملية تفكير الأشخاص المعاصرين، فستواجه الطبيعة خطرا حقيقيا في غضون سنوات قليلة فقط. ومن المؤسف أننا نعيش في عالم تسود فيه مصلحتنا على حالة العالم من حولنا.

إن حذف "قانون" زيادة الإنتروبيا أو حتى مفهوم الإنتروبيا من الديناميكا الحرارية لن يلغي المقدمات التي يمكن على أساسها الحصول على نتائج تتعارض مع المادية الجدلية. هناك موقف آخر مشكوك فيه للديناميكا الحرارية من وجهة نظر المادية الجدلية - التأكيد على أن العمليات غير المتوازنة التي تحدث في الطبيعة لا رجعة فيها. وبحسب التعريف فإن "أي عملية تنقل نظاما معزولا من الحالة 1 إلى الحالة 2 تعتبر عملية لا رجعة فيها إذا كانت العملية التي نتيجتها الوحيدة هي عودة النظام من الحالة 2 إلى الحالة 1 مستحيلة"3.

إن افتراض عدم رجعة العمليات الطبيعية، إلى جانب فهم أن مجمل جميع العمليات الطبيعية هي حركة المادة (الكون)، يؤدي إلى استنتاج حول التطور الذي لا رجعة فيه للكون. إذا افترضنا أنه "من المستحيل بأي حال من الأحوال عكس العملية التي تنشأ فيها الحرارة بسبب الاحتكاك بشكل كامل"، 4 أنه "في الواقع، لا توجد عمليات في الطبيعة لا يصاحبها احتكاك"، 1 فلا يمكن تجنب ذلك الاستنتاج حول التراكم المستمر في حرارة الكون وحركة الكون نحو الموت الحراري.

وبناءً على ذلك، لدحض الاستنتاج حول التطور الذي لا رجعة فيه للمادة، من الضروري إثبات أن عمليات تحول أشكال الحركة والمادة ليست لا رجعة فيها. ولتفنيد الاستنتاج حول التحول المستقبلي لجميع أشكال الطاقة إلى حرارة، لا بد من دحض فكرة أن عملية تكوين الحرارة عن طريق الاحتكاك لا رجعة فيها. ليس من الصعب القيام بذلك إذا أخذنا في الاعتبار ظرفًا واحدًا يتعلق بجوهر اللارجعة الديناميكية الحرارية.

"لمجرد أن العملية نفسها لا تسير في الاتجاه المعاكس لا يعني أنها لا رجعة فيها."

قد لا يكون من الواضح أن العملية لا رجعة فيها (قابلة للعكس). لذلك، تقدم دورات الديناميكا الحرارية دليلاً على وجود عمليات لا رجعة فيها. يتكون الدليل من قسمين. أولاً، أثبتوا عدم رجعية عدد من العمليات (تكوين الحرارة عن طريق الاحتكاك، وتمدد الغاز في الفراغ، ونقل الحرارة من جسم ساخن إلى جسم بارد، وخلط الغازات)، بناءً على مسلمات كلوزيوس أو طومسون- بلانك، ثم استنتج:

"بما أنه في الواقع لا توجد عمليات في الطبيعة لا يصاحبها احتكاك أو انتقال للحرارة بسبب التوصيل الحراري، فإن جميع العمليات الطبيعية في الواقع لا رجعة فيها..."

ومن هذا يتبع الاستنتاج القائل بأن جميع عمليات تحويل الأشكال النهائية لحركة المادة في الكون لا رجعة فيها بشكل مباشر، لأنها عمليات تطور. ولكن في الوقت نفسه، لا يتغير الكون ككل - هذه هي الدورة العالمية.

خاتمة

وفي الختام دعونا نلخص بعض الاستنتاجات:

الأسس المنطقية لفرضية الموت الحراري للكون هي:

الموقف الخاطئ حول استحالة التحول الكامل للحرارة إلى أشكال أخرى من الحركة؛

موقف خاطئ حول استحالة تحويل الحرارة إلى أشكال أخرى من الحركة عند درجة حرارة ثابتة وضرورة وجود اختلاف في درجة الحرارة لمثل هذا التحول؛

الموقف الخاطئ بشأن تدهور (فقدان القدرة على إجراء المزيد من التحولات) للطاقة في العمليات الطبيعية؛

موقف خاطئ حول طبيعة "الدرجة الثانية" للحرارة كنوع من الطاقة، وقدرتها الأقل، مقارنة بأشكال الحركة الأخرى، على التحول إلى أشكال أخرى من الحركة (أنواع الطاقة)؛

الموقف الخاطئ من الانتقال الحتمي لأي نظام معزول إلى التوازن؛

إن "قانون" زيادة الإنتروبيا، الذي ليس له استثناءات، لا يسمح لنا باستخلاص أي استنتاج حول العمليات الطبيعية، باستثناء أنه في كل هذه العمليات، تزداد الإنتروبيا؛

موقف افتراضي حول عدم رجعة عمليات تحول أشكال الحركة التي تحدث في الطبيعة.

أود أيضًا أن أقول إن العالم الذي نعيش فيه يتكون من أنظمة مفتوحة متعددة النطاق، ويتم تطويرها وفقًا لخوارزمية واحدة. تعتمد هذه الخوارزمية على القدرة الكامنة للمادة على التنظيم الذاتي، والتي تتجلى في النقاط الحرجة في النظام. أكبر نظام عرفه الإنسان هو الكون النامي.

عمليات عكسية ولا رجعة فيهاطرق تغيير حالة النظام الديناميكي الحراري.

وتسمى هذه العملية عكسها، إذا كان يسمح للنظام قيد النظر بالعودة من الحالة النهائية إلى الحالة الأولية من خلال نفس تسلسل الحالات الوسيطة كما في العملية المباشرة، ولكن يتم اجتيازها بترتيب عكسي. في هذه الحالة، ليس فقط النظام، ولكن أيضا البيئة تعود إلى حالتها الأصلية. تكون العملية العكسية ممكنة إذا حدثت في حالة توازن في النظام وفي البيئة. من المفترض أن يوجد توازن بين الأجزاء الفردية للنظام قيد النظر وعلى الحدود مع البيئة. العملية العكسية هي حالة مثالية، لا يمكن تحقيقها إلا من خلال تغيير بطيء للغاية في المعلمات الديناميكية الحرارية. يجب أن يكون معدل تحقيق التوازن أكبر من معدل العملية قيد النظر.

إذا كان من المستحيل إيجاد طريقة لإعادة كل من النظام والأجسام الموجودة في البيئة إلى حالتها الأصلية، تسمى عملية تغيير حالة النظام لا رجعة فيه.

عمليات لا رجعة فيهايمكن أن يحدث بشكل عفوي في اتجاه واحد فقط؛ هذه هي الانتشار والتوصيل الحراري والتدفق اللزج والمزيد. بالنسبة للتفاعل الكيميائي، يتم استخدام مفاهيم الانعكاس الديناميكي الحراري والحركي، والتي تتزامن فقط على مقربة من حالة التوازن.في الممارسة العملية، غالبًا ما توجد أنظمة في حالة توازن جزئي، أي. في حالة توازن فيما يتعلق بأنواع معينة من العمليات، في حين أن النظام ككل غير متوازن. على سبيل المثال، عينة من الفولاذ المقسى لها عدم تجانس مكاني وهي نظام غير متوازن فيما يتعلق بعمليات الانتشار؛ ومع ذلك، يمكن أن تحدث دورات التوازن من التشوه الميكانيكي في هذه العينة، حيث أن أوقات الاسترخاء للانتشار والتشوه في المواد الصلبة تختلف بعشرات من أوامر من حيث الحجم. وبالتالي، فإن العمليات ذات وقت الاسترخاء الطويل نسبيًا يتم تثبيطها حركيًا ولا يمكن أخذها في الاعتبار عند الديناميكا الحرارية. تحليل العمليات بشكل أسرع.

استنتاج عام حول عدم رجعة العمليات في الطبيعة. يعد انتقال الحرارة من جسم ساخن إلى جسم بارد والطاقة الميكانيكية إلى طاقة داخلية أمثلة على العمليات الأكثر شيوعًا التي لا رجعة فيها. يمكن زيادة عدد هذه الأمثلة بشكل غير محدود تقريبًا. يقولون جميعًا أن العمليات في الطبيعة لها اتجاه معين، وهو ما لا ينعكس في القانون الأول للديناميكا الحرارية. جميع العمليات العيانية في الطبيعة تسير في اتجاه واحد محدد فقط. لا يمكنها التدفق تلقائيًا في الاتجاه المعاكس. جميع العمليات في الطبيعة لا رجعة فيها، وأكثرها مأساوية هي شيخوخة الكائنات الحية وموتها.
تكمن أهمية هذا القانون في أنه يمكن استخلاص استنتاج حول عدم رجعة ليس فقط عملية نقل الحرارة، ولكن أيضًا العمليات الأخرى في الطبيعة. إذا أمكن نقل الحرارة في بعض الحالات تلقائيًا من الأجسام الباردة إلى الأجسام الساخنة، فإن هذا من شأنه أن يجعل من الممكن عكس العمليات الأخرى. جميع العمليات تسير بشكل عفوي في اتجاه واحد محدد. لا رجعة فيها. تنتقل الحرارة دائمًا من الجسم الساخن إلى الجسم البارد، والطاقة الميكانيكية للأجسام العيانية - إلى طاقة داخلية.
يتم تحديد اتجاه العمليات في الطبيعة من خلال القانون الثاني للديناميكا الحرارية.