Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

Postitatud aadressil http://www.allbest.ru/

Looduses toimuvate protsesside pöördumatuse statistiline tõlgendamine

Termodünaamika teine ​​seadus väidab looduses toimuvate protsesside pöördumatuse fakti, kuid ei anna sellele mingit selgitust. Selle seletuse võib saada ainult molekulaarkineetilise teooria põhjal ja see pole kaugeltki lihtne.

Vastuolu mikroprotsesside pöörduvuse ja makroprotsesside pöördumatuse vahel.

Makroprotsesside pöördumatus näib paradoksaalne, sest kõik mikroprotsessid on ajas pöörduvad. Üksikute mikroosakeste liikumisvõrrandid, nii klassikalised kui ka kvant, on ajaliselt pöörduvad, kuna need ei sisalda kiirusest sõltuvaid hõõrdejõude. Hõõrdejõud on makroskoopiline efekt, mis tuleneb suure keha koosmõjust tohutu hulga molekulidega keskkonnas ja selle jõu ilmumine ise nõuab selgitust. Jõud, mille kaudu mikroosakesed interakteeruvad (peamiselt elektromagnetilised jõud), on ajaliselt pöörduvad. Maxwelli võrrandid, mis kirjeldavad elektromagnetilist vastasmõju, ei muutu asendamisel t peal - t.

Kui võtame gaasi lihtsaima mudeli - elastsete kuulide komplekti, siis on gaasil tervikuna teatud suunaline käitumine. Näiteks pooles anumas kokkusurutuna hakkab see laienema ja hõivab kogu anuma. See ei kahane uuesti. Iga molekuli-kuuli liikumisvõrrandid on ajas pöörduvad, kuna need sisaldavad ainult jõude, mis sõltuvad kaugustest ja ilmnevad molekulide kokkupõrkel.

Seega ei ole ülesandeks mitte ainult pöördumatuse päritolu selgitamine, vaid ka mikroprotsesside pöörduvuse fakti ühitamine makroprotsesside pöördumatuse faktiga.

Au selle probleemi lahendamiseks põhimõtteliselt õige lähenemisviisi leidmise eest kuulub Boltzmannile. Tõsi, mõned pöördumatuse probleemi aspektid pole veel terviklikku lahendust leidnud.

Toome lihtsa igapäevase näite, mis oma triviaalsusele vaatamata on otseselt seotud Boltzmanni pöördumatuse probleemi lahendusega.

Oletame, et esmaspäeval otsustate alustada uut elu. Selle asendamatuks tingimuseks on tavaliselt ideaalne või ideaalilähedane kord töölaual. Asetate kõik esemed ja raamatud rangelt määratletud kohtadesse ja teie laual on olek, mida võib õigustatult nimetada "korra olekuks".

Mis aja jooksul juhtub, on hästi teada. Unustate asetada esemed ja raamatud rangelt määratletud kohtadesse ning laual valitseb kaoseseisund. Pole raske mõista, miks see juhtub. “Korra” olek vastab ainult teatud objektide paigutusele ja “kaose” seisund võrreldamatult suuremale arvule. Ja niipea, kui objektid hakkavad hõivama suvalisi positsioone, mida teie tahe ei kontrolli, tekib lauale loomulikult tõenäolisem kaoseseisund, mille realiseerib palju suurem arv laual olevate objektide määratlusi.

Põhimõtteliselt on just need kaalutlused, mille Boltzmann esitas makroprotsesside pöördumatuse selgitamiseks.

Kõigepealt on vaja eristada süsteemi makroskoopilist olekut ja selle mikroskoopilist olekut.

Makroskoopilist olekut iseloomustab väike hulk termodünaamilisi parameetreid (rõhk, maht, temperatuur jne), aga ka sellised mehaanilised suurused nagu massikeskme asend, massikeskme kiirus jne. riiki kui tervikut iseloomustavad makroskoopilised suurused, millel on praktiline tähtsus.

Mikroskoopilist olekut iseloomustatakse üldjuhul kõigi süsteemi (makroskoopilise keha) moodustavate osakeste koordinaatide ja kiiruste (või momentide) täpsustamisega. See on süsteemi võrreldamatult üksikasjalikum omadus, mille tundmine makroskoopiliste kehadega protsesside kirjeldamiseks ei ole üldse vajalik. Veelgi enam, teadmised mikroolekust on makrokehasid moodustavate osakeste tohutu hulga tõttu praktiliselt kättesaamatud. Ülaltoodud igapäevases näites objektidega laual saame tutvustada mikro- ja makroolekute mõisteid. Mikroseisund vastab ühele konkreetsele objektide paigutusele ja makroseisund olukorra kui terviku hinnangule: kas “kord” või “kaos”.

On üsna ilmne, et teatud makroolekut saab realiseerida tohutul hulgal erinevatel mikroolekutel. Nii et näiteks ühe molekuli üleminek antud ruumipunktist teise punkti või selle kiiruse muutumine kokkupõrke tagajärjel muudab süsteemi mikroolekut, kuid loomulikult ei muuda termodünaamilisi parameetreid ja , seega süsteemi makroolek.

Nüüd tutvustame hüpoteesi, mis pole nii ilmne kui eelnevad väited: kõik suletud süsteemi mikroskoopilised olekud on võrdselt tõenäolised; ükski neist ei ole esile tõstetud ega ole ülekaalukal. See oletus on tegelikult samaväärne hüpoteesiga molekulide soojusliikumise kaootilisuse kohta.

Aja jooksul asendavad mikroolekud üksteist pidevalt. Süsteemi teatud makroskoopilises olekus viibimise aeg on ilmselgelt võrdeline selle oleku realiseerivate mikroolekute Z1 arvuga. Kui Z tähistab süsteemi mikroolekute koguarvu, siis oleku W tõenäosus määratakse järgmiselt: W=Z 1 /Z

Makroskoopilise oleku tõenäosus on võrdne makroolekut realiseerivate mikroolekute arvu ja võimalike mikroolekute koguarvu suhtega.

Süsteemi üleminek kõige tõenäolisemasse olekusse

Mida suurem on 2^, seda suurem on antud makrooleku tõenäosus ja seda kauem süsteem selles olekus on. Seega toimub süsteemi areng ebatõenäolistest olekutest tõenäolisematesse olekutesse ülemineku suunas. Just seda seostatakse makroskoopiliste protsesside voo pöördumatusega, hoolimata üksikute osakeste liikumist reguleerivate seaduste pöörduvusest. Pöördprotsess ei ole võimatu, see on lihtsalt ebatõenäoline. Kuna kõik mikroolekud on võrdselt tõenäolised, võib põhimõtteliselt tekkida makrostaatus, mille realiseerib väike arv mikroolekuid, kuid see on äärmiselt haruldane sündmus. Me ei tohiks olla üllatunud, kui me neid kunagi ei näe. Kõige tõenäolisem seisund on termiline tasakaal. See vastab suurimale arvule mikroolekutele.

On lihtne mõista, miks mehaaniline energia muutub spontaanselt siseenergiaks. Keha (või süsteemi) mehaaniline liikumine on järjestatud liikumine, kui kõik kehaosad liiguvad identsel või sarnasel viisil. Järjestatud liikumine vastab vähesele arvule mikroolekutele võrreldes korrastamata soojusliikumisega. Seetõttu muutub korrapärase mehaanilise liikumise ebatõenäoline olek spontaanselt korrapäratuks soojusliikumiseks, mida realiseerib palju suurem arv mikroolekuid.

Vähem ilmne on soojusülekande protsess kuumalt kehalt külmale. Kuid ka siin on pöördumatuse olemus sama.

Soojusülekande alguses on kaks molekulide rühma: kuumas kehas kõrgema keskmise kineetilise energiaga molekulid ja külmas kehas madalama keskmise kineetilise energiaga molekulid. Kui protsessi lõpus saavutatakse termiline tasakaal, näivad kõik molekulid kuuluvat samasse molekulide rühma, millel on sama keskmine kineetiline energia. Korrastatud olek koos molekulide jagunemisega kaheks rühmaks lakkab olemast.

Seega on protsesside pöördumatus tingitud asjaolust, et mittetasakaalulised makroskoopilised seisundid on ebatõenäolised. Need seisundid tekivad kas loomulikult Universumi evolutsiooni tulemusena või on need kunstlikult loodud inimese poolt. Näiteks saavutame väga ebatasakaalu oleku, kuumutades soojusmasina töövedelikku temperatuurini, mis on sadu kraadi võrra kõrgem ümbritseva õhu temperatuurist.

Nelja molekuli "gaasi" paisumine

Vaatleme lihtsat näidet, mis võimaldab arvutada erinevate olekute tõenäosusi ja näitab selgelt, kuidas osakeste arvu suurenemine süsteemis viib selleni, et protsessid muutuvad pöördumatuks, hoolimata mikroosakeste liikumisseaduste pöörduvusest.

Olgu meil "gaas" mahutis, mis koosneb ainult neljast molekulist. Esialgu asuvad kõik molekulid anuma vasakus pooles, eraldades paremast poolest vaheseinaga (joonis 1a). Eemaldame vaheseina ja “gaas” hakkab laienema, hõivates kogu anuma. Vaatame, kui suur on tõenäosus, et “gaas” uuesti kokku surub, s.t. Molekulid kogunevad uuesti anuma ühes pooles.

Meie näites iseloomustatakse makrostaati, näidates anuma pooles olevate molekulide arvu, olenemata sellest, millised molekulid siin asuvad. Mikroolekud on määratletud molekulide jaotumise kaudu anuma poolte vahel, mis näitab, millised molekulid hõivavad antud poole anumast. Nummerdame molekulid 1, 2, 3, 4.

Tõenäosus, et kõik molekulid kogunevad anuma ühte poolde (näiteks vasakule), on võrdne: 1/16, kuna antud makroolek vastab ühele mikroolekule.

Tõenäosus, et molekulid jagunevad võrdselt, on 6 korda suurem: 3/8, kuna antud makroolek vastab kuuele mikroolekule. Tõenäosus, et anuma ühes pooles (näiteks vasakul) on kolm molekuli (ja teises vastavalt üks molekul), on võrdne: 1/4.

Enamiku ajast jaotuvad molekulid anuma poolte vahel võrdselt: see on kõige tõenäolisem tingimus.

Kuid ligikaudu 1/16 piisavalt pika vaatlusperioodi jooksul hõivavad molekulid anuma ühe poole. Seega on paisumisprotsess pöörduv ja "gaas" surutakse suhteliselt lühikese aja pärast uuesti kokku.

Seega ainuüksi makrokehade molekulide suure arvu tõttu osutuvad looduses toimuvad protsessid praktiliselt pöördumatuteks. Põhimõtteliselt on pöördprotsessid võimalikud, kuid nende tõenäosus on nullilähedane. Rangelt võttes ei lähe protsess vastuollu loodusseadustega, mille tulemusena kogunevad molekulide juhusliku liikumisega kõik ühte poolde klassi ning teise poole klassi õpilased lämbuvad. Kuid tegelikult pole seda sündmust kunagi varem juhtunud ega juhtu ka tulevikus. Sellise sündmuse tõenäosus on liiga väike, et see juhtuks kogu Universumi praeguses olekus eksisteerimise ajal – umbes mitu miljardit aastat.

Kõigis protsessides on valitud suund, milles protsessid liiguvad iseenesest järjestatud olekust vähem järjestatud olekusse. Mida rohkem korda on süsteemis, seda keerulisem on seda korratusest taastada. Klaasi lõhkuda on võrreldamatult lihtsam kui uut teha ja raami sisse pista. Elusolend on palju lihtsam tappa kui ellu äratada, kui see on üldse võimalik. "Jumal lõi väikese vea. Kui te ta purustate, siis ta sureb" - sellise epigraafi kirjutas Ameerika biokeemik Szent Gyorgi oma raamatule "Bioenergetics".

Valitud ajasuund (“ajanool”), mida me tajume, on ilmselgelt seotud just maailmas toimuvate protsesside suunaga.

Termodünaamika teise seaduse rakendatavuse piirid

Makroskoopiliste süsteemide kui terviku tasakaalust mittetasakaaluseisundisse ülemineku pöördprotsesside tõenäosus on väga väike. Kuid väikeste koguste puhul, mis sisaldavad väikest arvu molekule, muutub tasakaalust kõrvalekaldumise tõenäosus märgatavaks. Selliseid juhuslikke kõrvalekaldeid tasakaalust nimetatakse fluktuatsioonideks. Just gaasi tiheduse kõikumised piirkondades valguse lainepikkuse suurusjärgus selgitavad valguse hajumist Maa atmosfääris ja taeva sinist värvi. Rõhu kõikumised väikestes kogustes selgitavad Browni liikumist.

Kõikumiste vaatlemine on Boltzmanni loodud makroprotsesside pöördumatuse statistilise teooria õigsuse kõige olulisem tõend. Termodünaamika teine ​​seadus kehtib ainult süsteemide puhul, kus on tohutult palju osakesi. Väikestes kogustes muutuvad sellest seadusest kõrvalekalded märkimisväärseks.

Huvitava näite termodünaamika teise seaduse väidetavalt võimalikust rikkumisest leiutas Maxwell. Arukas olend – “deemon” – juhib väga kerget ventiili vaheseinas, mis eraldab kaks sektsiooni – A ja B – sama temperatuuri ja rõhuga gaasiga. "Deemon" jälgib siibrile lähenevaid molekule ja avab selle ainult kiiretele molekulidele, mis liiguvad sektsioonist B kambrisse A. Selle tulemusena aja jooksul soojeneb gaas sektsioonis A ja sektsioonis B jahtub. Sel juhul tööd ei tehta, kuna siiber on praktiliselt kaalutu ja tundub, et termodünaamika teine ​​seadus on rikutud.

Tegelikkuses aga teist seadust ei rikuta. Töötamiseks peab "deemon" saama teavet siibrile lähenevate molekulide kiiruste kohta. Ilma energiat kulutamata on sama teavet võimatu hankida.

Looduses toimuvate protsesside pöördumatus on seotud süsteemide sooviga minna üle kõige tõenäolisemasse olekusse, mis vastab maksimaalsele korralagedusele.

pöörduvus mikroprotsess makroskoopiline kuumus

Postitatud saidile Allbest.ru

Sarnased dokumendid

Soojusvahetuse mõiste kui füüsikaline protsess soojusenergia ülekandmiseks kuumemalt kehalt külmemale, kas otse või mis tahes materjalist eraldava (keha või keskmise) vaheseina kaudu. Termodünaamika esimene seadus. Joule-Lenzi seadus.

esitlus, lisatud 10.09.2014


Soojushulga, siseenergia ja töö suhe; termodünaamiliste põhiprotsesside uurimise meetodid, töövedeliku oleku põhiparameetrite vahelise seose kindlakstegemine protsessi ajal; entalpia muutused, entroopia.

abstraktne, lisatud 23.01.2012


Aine struktuuri molekulaarteooria põhiprintsiibid. Aine molekulide liikumiskiirus. Aine üleminek gaasilisest olekust vedelasse. Intensiivse aurustumise protsess. Keemistemperatuur ja rõhk. Kuumuse neeldumine keemise ajal.

esitlus, lisatud 02.05.2012


Gaasi molekulide kiirused. Sterni kogemuse ülevaade. Sündmuse tõenäosus. Gaasi molekulide jaotumise kontseptsioon kiiruse järgi. Maxwell-Boltzmanni jaotusseadus. Maxwelli jaotusfunktsiooni sõltuvuse uurimine molekulide massist ja gaasi temperatuurist.

esitlus, lisatud 27.10.2013


Töö leidmine pöörduvates termodünaamilistes protsessides. Kombineeritud soojussisendiga kolb-sisepõlemismootori teoreetiline tsükkel. Laienemise ja kokkutõmbumise töö. Gaasi oleku võrrand. Soojusülekanne vaba konvektsiooni ajal.

test, lisatud 22.10.2011


Maagaasi tiheduse ja kütteväärtuse määramine. Gaasivarustussüsteemi peamiste parameetrite analüüs. Soojuse tarbimise arvutamine sooja veevarustuseks. Kohalik hinnang sise- ja välisgaasitorustikule. Põlemisprotsesside optimeerimine.

lõputöö, lisatud 20.03.2017


Gaasi molekulide kiirused. Gaasi molekulide jaotumise kontseptsioon kiiruse järgi. Maxwelli jaotusfunktsioon. Ruutkeskmise kiiruse arvutamine. Tõenäosuse matemaatiline määratlus. Ideaalsete gaasimolekulide jaotus. Kiiruse absoluutväärtus.

esitlus, lisatud 13.02.2016


Polütroopse indeksi, alg- ja lõppparameetrite, entroopia muutuste määramine antud gaasi puhul. Töövedeliku parameetrite arvutamine isohoorse-isobaarse soojusvarustusega kolb-sisepõlemismootori ideaalse tsükli iseloomulikes punktides.

test, lisatud 12.03.2011


Molekulide kiiruse arvutamine. Gaasi ja vedeliku molekulide kiiruste erinevused. Molekulaarsete kiiruste eksperimentaalne määramine. Praktilised tõendid aine struktuuri molekulaarkineetilise teooria kehtivuse kohta. Pöörlemiskiiruse moodul.

esitlus, lisatud 18.05.2011


Reaalsete gaaside kirjeldus ideaalses gaasimudelis. Molekulide paigutuse tunnused gaasides. Ideaalse gaasi kirjeldus Clapeyron-Mendelejevi võrrandi abil. Van der Waalsi võrrandi analüüs. Tahkete ainete struktuur. Faasimuutused. Oleku diagramm.

Kuidas tekivad pöördumatud protsessid? Maailmas toimub iga päev palju sündmusi. Need võivad olla üsna tavalised ja püsivad või neil võivad olla pöördumatud tagajärjed. Just neid sündmusi arutatakse allolevas artiklis.

Mõiste ja määratlus

Pöördumatud protsessid on muutumatud, sageli regressiivsed protsessid. Need võivad esineda absoluutselt igas inimelu valdkonnas. Kuid teadlaste sõnul on kõige olulisemad sarnased protsessid looduses. Kahjuks on selliseid näiteid palju. Kuid selles artiklis toome välja kõige elementaarsemad. Need kujutavad endast suuremahulisi keskkonnaprobleeme.

Loomade väljasuremine, taimede hävitamine

On üsna mõistlik väita, et erinevate loomaliikide väljasuremine on loomulik evolutsiooniprotsess.

Google’i andmetel kaotab maailm igal aastal 1–10 loomaliiki ja umbes 1–2 linnuliiki. Pealegi kipub kadumine suurenema. Sest sama statistika järgi on ametlikult väljasuremisohus umbes 600 liiki.

Seega on tegemist täiesti pöördumatute protsessidega, mis toimuvad loomade ja taimede maailmas. Peamised põhjused on järgmised tegurid:

• Reostus, heitmed ja muud negatiivsed keskkonnamõjud.
• Keemiliste ühendite kasutamine põllumajanduses, mis muudab teatud looma- ja taimeliikide eksisteerimise sellistel aladel võimatuks.
• Loomade toidukoguse pidev vähenemine, mis on seotud näiteks metsade hävitamisega.

Maa ammendumine

Iga päev kasutab iga inimene planeedil mineraalenergiat. Olgu selleks nafta, gaas, kivisüsi või muud vajalikud elektriallikad. Siin on teil uus pöördumatu protsess - meie planeedi "varade" ammendumine. Teadlased usuvad, et selle taandarengu peamine põhjus on pidev rahvastiku kasv.

Inimeste arv kasvab ja vastavalt suureneb ka tarbimine ja nõudlus. Koos nõudluse kasvuga juhivad kriitikud tähelepanu ka sellele, et mineraalide basseinide pidev ammendumine toob kaasa paratamatu kliimamuutuse. Ja see toob, nagu me teame, veelgi suuremaid probleeme, kui me arvata oskame.

Nagu Thor Heyerdahl ütles:

Surnud ookean – surnud Maa.

Tal oli oma avalduses täiesti õigus, vihjates ühele pöördumatute protsesside näitele - inimeste absoluutselt ebaausale käitumisele mitte ainult ookeani, vaid ka looduse kui terviku suhtes.

Veel 20. sajandil sai teatavaks, et Maailma ookean kuulub kõigile. Eelkõige viis see ta seisu, milles ta praegu on. Peaasi, et see on ka pöördumatu protsess – oma ressursside kirjaoskamatu kasutamine, aga ka see, et Maailma ookean ei kipu vastu pidama kogu atmosfäärikoormusele, millesse inimkond igapäevaseid heitmeid toodab. Aga sellest lähemalt järgmises peatükis.

Looduses toimuvad pöördumatud protsessid hõlmavad sageli meie elu kõige globaalsemaid ja tõsisemaid valdkondi. Kemikaalide sattumine atmosfääri on tõesti oluline probleem. Selliste heitmete tagajärjed on nii ohtlikud, et 1948. aastal kattus Pennsylvania osariik (USA) ülitiheda uduga. Donora linnas elas sel ajal umbes 14 000 inimest.

Ajalooallikate kohaselt haigestus neist 14 tuhandest umbes 6 tuhat inimest. Udu oli nii paks, et teed oli peaaegu võimatu eristada. Nad hakkasid aktiivselt pöörduma arstide poole iivelduse, silmavalu ja pearingluse kaebustega. Mõne aja pärast suri 20 inimest.

Massiliselt surid ka koerad, linnud, kassid – need, kes ei leidnud lämmatava udu eest varju. Pole raske arvata, et selle nähtuse põhjuseks ei olnud miski muu kui atmosfääriheitmed. Teadlased väidavad, et olukord on tingitud õhutemperatuuri ebaõigest jaotumisest piirkonnas kemikaalide kasutamise tagajärjel.

Osoonikihi probleemid

Paljude sajandite jooksul ei kahtlustanud inimesed isegi sellise nähtuse nagu osoonikiht olemasolu (kuni 1873. aastani - siis teadlane Schönbein selle avastas). See aga ei takistanud inimkonnal osoonikihile väga kahjulikku mõju avaldamast. Paljude üllatuseks on selle hävitamise põhjused üsna lihtsad, kuid kaalukad põhjused:

Hetkel on aktuaalne osoonikihi hävimise probleem. Inimesed mõtlevad, kuidas freoone vähem kasutada, ja otsivad aktiivselt neile asendajaid. Samuti on palju vabatahtlikke, kes on nõus teadlasi aitama ja keskkonda säästma teadusega tegelema.

Inimese "panus" loodusmaastikesse

Inimesi on kahte kategooriat. Mõne jaoks on keskkonnahoid oluline, teiste jaoks aga vastupidi. Kahjuks võidab häving. Keskkonda, mis tänu inimkonna mõjule enam eluks ei sobi, loetakse täiesti moonutatuks. Ja selliseid inimesi on tänapäeval väga palju. Põhimõtteliselt on loodusmaastike muutusteks metsade raadamine, mille tulemusena surevad välja loomad, kaovad taimed, linnud jne.

Mõjutatud piirkonna uuendamine pärast seda on äärmiselt keeruline ja reeglina ei tee seda peaaegu keegi. Paljud looduse taastamisega tegelevad organisatsioonid teavad, milliseid protsesse nimetatakse pöördumatuteks. Kuid kas nende jõud on piisav kogu meie ökoloogia säilitamiseks?

Kuidas vältida paratamatust?

Pole asjata, et globaalseid probleeme nii ei kutsuta – neil ei ole kalduvust tagasi pöörduda. Maailmale saab aga suurt abi anda, et need protsessid ei avaldaks jätkuvalt keskkonnale kahjulikku mõju. Looduse abistamiseks on palju võimalusi. Need on kõigile juba ammu teada, kuid neist ei saa mitte rääkida.

• Poliitiline viis. See eeldab seaduste loomist keskkonna kaitsmiseks, selle kaitsmiseks. Paljudes riikides on juba palju selliseid seadusi. Inimkond vajab aga tõhusaid, sõna otseses mõttes selliseid, mis sunnivad meid peatuma ja mitte hävitama oma elupaika.
• Organisatsioonid. Jah, täna on keskkonnaorganisatsioonid. Aga tore oleks ka hoolitseda selle eest, et kõigil oleks võimalus nende tegemistes osaleda.
• Ökoloogiline viis. Kõige lihtsam on istutada mets. Puud, põõsad, istikud ja erinevate taimede paljundamine on väga elementaarne ülesanne, kuid sellel võib olla suur mõju loodusele.

Holzeri biotsenoos

Tavaline inimene, mitte botaanik ega kõrgeima kategooria teadlane, vaid lihtsalt tavaline põllumees lõi biotsenoosi. Sisuliselt on tagatud kalade, putukate, loomade, taimede olemasolu kindlas kohas, ilma nende arengust praktiliselt osa võtmata. Nii on terve Austria rivis liha, puuviljade ja muude toodete järele. Ta tõestas oma eeskujuga, et kui sa looduse arengusse ei sekku, toob see ainult kasu. Niinimetatud harmoonia loodusega on eesmärk, mille poole kõik siin ilmas peaksid püüdlema.

järeldused

Inimkond on harjunud tegutsema põhimõtte järgi: ma näen eesmärki – ma ei näe takistusi. Isegi kui see toob kaasa selliseid globaalseid probleeme (kui ta pole seda juba alustanud), et inimkond ise kaob. Püüdes saavutada oma eesmärke ja tagada enda mugavus, ei märka me, kuidas kõik meie ümber hävib. Kui paljud inimesed mõtlevad pärast selle artikli lugemist, millised protsessid on pöördumatud?

Kui me kaasaegsete inimeste mõtlemisprotsessist üle ei saa, ootab loodust juba mõne aasta pärast tõeline oht. Kahju, et elame maailmas, kus meie enda kasu on ülimuslik meid ümbritseva maailma olukorra ees.

Suureneva entroopia “seaduse” või isegi entroopia mõiste elimineerimine termodünaamikast ei kõrvalda sellest eeldusi, mille põhjal on võimalik saada dialektilise materialismiga vastuolus olevaid tagajärgi. On veel üks termodünaamika küsitav seisukoht dialektilise materialismi seisukohalt – väide, et looduses toimuvad tasakaalutusprotsessid on pöördumatud. Definitsiooni kohaselt on "iga protsess, mis viib isoleeritud süsteemi olekust 1 olekusse 2, pöördumatu protsess, kui protsess, mille ainsaks tulemuseks on süsteemi tagasipöördumine olekust 2 olekusse 1, on võimatu" 3.

Looduslike protsesside pöördumatuse oletus koos arusaamaga, et kõigi looduslike protsesside kogum on aine (universumi) liikumine, viib järeldusele Universumi pöördumatu arengu kohta. Kui eeldame, et "hõõrdumise tõttu soojuse tekkimise protsessi on mingil viisil võimatu täielikult ümber pöörata", 4 et "looduses pole protsesse, millega ei kaasne hõõrdumine", 1 siis ei saa seda vältida. järeldus Universumi kuumuse pidevast kuhjumisest ja Universumi liikumisest termilise surma suunas.

Sellest tulenevalt on mateeria pöördumatu evolutsiooni kohta tehtud järelduse ümberlükkamiseks vaja tõestada, et liikumisvormide ja aine muundumisprotsessid ei ole pöördumatud. Ja et kummutada järeldust kõigi energialiikide tulevase soojuseks muutumise kohta, on vaja ümber lükata idee, et hõõrdumise kaudu soojuse moodustumise protsess on pöördumatu. Seda pole raske teha, kui võtta arvesse üht asjaolu, mis puudutab termodünaamilise pöördumatuse olemust.

"See, et protsess ise ei kulge vastupidises suunas, ei tähenda, et see on pöördumatu."

Ei pruugi olla ilmne, et protsess on pöördumatu (pööratav). Seetõttu annavad termodünaamika kursused tõendeid pöördumatute protsesside olemasolu kohta. Tõestus koosneb kahest osast. Esiteks tõestavad nad mitmete protsesside (soojuse moodustumine hõõrdumisel, gaasi paisumine tühjusesse, soojuse ülekandmine kuumutatud kehalt külmale, gaaside segunemine) pöördumatust, tuginedes Clausiuse või Thomsoni postulaatidele. Planck ja järeldage:

"Kuna looduses pole tegelikult protsesse, millega ei kaasneks soojusjuhtivusest tingitud hõõrdumist või soojusülekannet, siis on kõik looduslikud protsessid tegelikult pöördumatud..."

Sellest järeldub järeldus, et kõik aine lõplike liikumisvormide muundumisprotsessid universumis on otseselt pöördumatud, kuna need on arenguprotsessid. Kuid samal ajal ei muutu universum tervikuna – see on maailma tsükkel.

Järeldus

Kokkuvõtteks võtame kokku mõned järeldused:

Universumi termilise surma hüpoteesi loogilised alused on järgmised:

Vale seisukoht soojuse täieliku muundamise võimatuse kohta muudeks liikumisvormideks;

Vale seisukoht selle kohta, et konstantsel temperatuuril on võimatu muuta soojust muudeks liikumisviisideks ja selliseks muundamiseks on vaja temperatuuri erinevust;

Vale seisukoht energia degradeerumise (edasi muundamisvõime kaotuse) kohta looduslikes protsessides;

Vale seisukoht soojuse kui energialiigi "teise astme" olemuse kohta, selle väiksema võime kohta, võrreldes teiste liikumisvormidega, muutuda muudeks liikumisviisideks (energialiikideks);

Vale seisukoht mis tahes isoleeritud süsteemi vältimatu ülemineku kohta tasakaalu;

Suureneva entroopia “seadus”, millel pole erandeid, ei võimalda teha mingeid järeldusi looduslike protsesside kohta, välja arvatud see, et kõigis neis protsessides entroopia suureneb;

Hüpoteetiline seisukoht looduses toimuvate liikumisvormide muutumise protsesside pöördumatuse kohta.

Samuti tahaksin öelda, et Maailm, milles me elame, koosneb mitmemõõtmelistest avatud süsteemidest, mille arendamine toimub ühe algoritmi järgi. See algoritm põhineb ainele omasel iseorganiseerumisvõimel, mis avaldub süsteemi kriitilistes punktides. Suurim inimesele teadaolev süsteem on arenev universum.

Pööratavad ja pöördumatud protsessid, termodünaamilise süsteemi oleku muutmise viisid.

Protsessi nimetatakse pöörduvaks, kui see võimaldab vaadeldaval süsteemil naasta lõppolekust algolekusse sama vaheolekute jada kaudu nagu otseses protsessis, kuid läbides vastupidises järjekorras. Sel juhul naaseb mitte ainult süsteem, vaid ka keskkond algsesse olekusse. Pööratav protsess on võimalik, kui see toimub tasakaalus nii süsteemis kui ka keskkonnas. Eeldatakse, et vaadeldava süsteemi üksikute osade vahel ja keskkonna piiril valitseb tasakaal. Pööratav protsess on idealiseeritud juhtum, mis on saavutatav ainult termodünaamiliste parameetrite lõpmatult aeglase muutusega. Tasakaalu saavutamise kiirus peab olema suurem kui vaadeldava protsessi kiirus.

Kui ei ole võimalik leida võimalust nii süsteemi kui ka keskkonnas olevate kehade algolekusse naasmiseks, nimetatakse süsteemi oleku muutmise protsessi. pöördumatu.

Pöördumatud protsessid võib tekkida spontaanselt ainult ühes suunas; Need on difusioon, soojusjuhtivus, viskoosne vool ja palju muud. Keemilise reaktsiooni puhul kasutatakse termodünaamilise ja kineetilise pöörduvuse mõisteid, mis langevad kokku ainult tasakaaluseisundi vahetus läheduses Praktikas leitakse sageli süsteeme, mis on osalises tasakaalus, s.t. teatud tüüpi protsesside suhtes tasakaalus, samas kui süsteem tervikuna ei ole tasakaalus. Näiteks karastatud terasest proovil on ruumiline heterogeensus ja see on süsteem, mis ei ole difusiooniprotsesside suhtes tasakaalus, kuid selles proovis võivad esineda mehaanilise deformatsiooni tasakaalutsüklid, kuna tahkete ainete difusiooni ja deformatsiooni relaksatsiooniajad erinevad kümnete võrra. suurusjärku. Järelikult on suhteliselt pika lõõgastusajaga protsessid kineetiliselt inhibeeritud ja neid ei saa termodünaamiliselt arvesse võtta. kiiremate protsesside analüüs.

Üldine järeldus looduses toimuvate protsesside pöördumatusest. Soojuse üleminek kuumalt kehalt külmale ja mehaaniline energia siseenergiaks on näited kõige tüüpilisematest pöördumatutest protsessidest. Selliste näidete arvu saab peaaegu piiramatult suurendada. Nad kõik ütlevad, et looduses toimuvatel protsessidel on teatud suund, mis ei kajastu termodünaamika esimeses seaduses. Kõik makroskoopilised protsessid looduses kulgevad ainult ühes kindlas suunas. Nad ei saa voolata spontaanselt vastupidises suunas. Kõik looduses toimuvad protsessid on pöördumatud ning kõige traagilisemad neist on organismide vananemine ja surm.
Selle seaduse tähtsus seisneb selles, et selle põhjal saab teha järelduse mitte ainult soojusülekande protsessi, vaid ka teiste looduses toimuvate protsesside pöördumatuse kohta. Kui mõnel juhul saaks soojust iseeneslikult üle kanda külmadelt kehadelt kuumadele, siis see võimaldaks muuta muud protsessid pööratavaks. Kõik protsessid kulgevad spontaanselt ühes kindlas suunas. Need on pöördumatud. Soojus liigub alati kuumalt kehalt külma ja makroskoopiliste kehade mehaaniline energia siseenergiasse.
Looduses toimuvate protsesside suunda näitab termodünaamika teine ​​seadus.