Объяснение термодинамики

Оглавление

Дмитрий Коротков. Объяснение термодинамики

Предисловие. Методическое

1. Основные понятия

2. Температура. Тепловая и внутренняя энергии

3. Обобщённый газ, давление и объём

4. Закон сохранения энергии, энтропия и основное термодинамическое тождество

5. Энтропия в неравновесных системах

6. Замкнутые системы и изменение энтропии в них

7. Энтропия энергетическая и информационная

8. Информационная энтропия, логические ошибки и парадоксы

9. Нормировка энтропии при нулевой температуре

10. Преобразования между тепловой и механической энергией, тепловые машины и КПД

11. Тепловые машины и неоднозначность понятия об энтропии

12. Теплоёмкость и теплота фазовых переходов

13. Химический потенциал

14. Термодинамические функции

Послесловие. О возможности нарушения законов термодинамики

Литература ссылочная и для дополнительного чтения

Отрывок из книги

Термодинамика в настоящее время излагается как феноменологическая теория, стоящая как-бы отдельно и независимо от других разделов физики. «Начала» термодинамики никак не используют понятия о механической системе, которым обучают студентов в курсе механики, до термодинамики. Потом, при изложении статистической и молекулярной физики показывается связь между термодинамикой и механикой, но в недостаточно общем виде. Исторически термодинамика так создавалась, её основные положения были разработаны до того ка было доказано существование атомов. Однако такой порядок изложения не позволяет достигнуть максимального понимания предмета и фактически копирует из поколения в поколение студентов поверхностный уровень понимания, который только и может дать феноменологическая теория.

Для максимального понимания термодинамики необходимо изменить её порядок изложения, выстроить её на основе других аксиом, которые сильнее связывают термодинамику с механикой. Это можно сделать, если в основу термодинамики положить понятия о рассеивающей системе и неупорядоченном взаимодействии, которые интуитивно понятны из повседневного опыта. Такое изложение термодинамики представлено в данной книге. Изложение строится по аналогии с классической механикой, в начале которой говорится: «существуют инерциальные системы отсчёта», затем даётся их определение и формулируются все законы механики – для них и только для них. Аналогично для термодинамики вначале говорится: «существуют рассеивающие механические системы», затем даётся их определение, а всё остальное в термодинамике (в. т. ч. её «начала») выводится для этих и только для этих систем.

.....

2) Если мы в принципе можем что-то знать, то не обязательно мы действительно будем это знать. Однако статистическое описание всегда возможно, независимо от того, можем ли мы в принципе знать точное описание.

3) Известны механические системы, для которых нужно знать начальные условия с бесконечно большой точностью, чтобы смоделировать их поведение даже на конечное время, большее некоторого предельного. Простейшей системой такого типа является «двойной маятник» – система из двух маятников, присоединённых один к концу другого. Раскачивая основной маятник с некоторой частотой можно добиться непредсказуемых колебаний присоединённого маятника. Подобные системы возникают также и в газовой динамике. Поведение их на практике невозможно точно предсказать. А то, что нельзя предсказать, является случайностью, по определению. В таких системах можно пытаться искать только статистические закономерности. Для таких систем придуман специальный термин «динамический хаос».

.....