//////

Miesięczne archiwum: Październik 2009

DOSTARCZENIE MIERZALNEJ ILOŚCI ENERGII

Dostar­czenie mierzalnej ilości energii spowodowało mierzalny wzrost nieuporządkowania. Dlatego też istnieje energia właściwa, która jest równa ilości energii potrzebnej do wywołania wzrostu nieuporządkowania o jeden. Tę energię właści­wą utożsamiamy z kT. Na szczęście ta definicja temperatury odpo­wiada zarówno kwantowemu, jak i klasyczne­mu reżymowi. Wiążąc temperaturę ze stopniem nieuporządkowania, oddzielamy jej definicję od szczegółowych statystycznych właściwości roz­maitych składników układu. Temperatura staje się miarą trudności zwiększenia stopnia jego nieuporządkowania. W niskich temperaturach ten sam przyrost energii powoduje większy wzrost nieuporządkowania niż w temperatu­rach wyższych. Odwrotnie, odebranie tej samej ilości energii układowi w niskich temperatu­rach powoduje większy wzrost jego uporząd­kowania niż wówczas, gdy zachodzi to w wy­sokich temperaturach.

DOSKONAŁE UPORZĄDKOWANIE

Doskonałe uporządkowa­nie odpowiada temperaturze zera absolutnego. Ponieważ stopień uporządkowania jest ściśle ; związany z liczbą cząstek i ruchów drgających, nie zaskakuje nas zbytnio, że definicja oparła na średniej energii jest bliska prawdy. Niemniej zależność między temperaturą i energią potrzebną do wytworzenia nieuporządkowania jest zależnością fundamentalną.Jeśli pomnożymy stopień nieuporządkowania przez stałą Boltzmanna, otrzymamy wielkość fizyczną mianowaną w dżulach na stopień. Ta wielkość jest znana jako entropia. Temperatu­ra więc jest energią niezbędną do wywołania wzrostu entropii o jeden. Wiele to nam mówi o  tym, co głosi termodynamika. W dziedzinie tej stwierdzono konieczność wprowadzenia pojęcia entropii dużo wcześniej, nim wprowadza- -i no szczegółowe modele statystyczne. W czasie , zachodzenia dowolnego procesu termodynami­cznego entropia jest taką wielkością, która nigdy nie maleje. Jest to treść drugiego prawa termodynamiki. Związanie entropii z pojęciem stopnia nieuporządkowania jest triumfem fizyki statystycznej i umożliwia pełne zrozumienie  treści tego prawa.

ENTROPIA

Entropia może maleć miejsco­wo, na przykład w chłodziarce, lecą w układzie poszerzonym, na przykład złożonym z chło­dziarki i pokoju, w którym działa, całkowita entropia zawsze dąży do wzrostu. Możemy sto­sować różne urządzenia tylko dlatego, że w układach istnieje pewien stopień uporządko­wania, który można wykorzystać w użytecz­nym celu. Na szczęście świat jest bardzo daleki od stanu równowagi termodynamicznej i dużo jeszcze upłynie czasu, zanim stopień nieupo­rządkowania zbliży się gdziekolwiek do grani­cy ostatecznej. Ponieważ jest nieprawdopodob­ne, aby sytuacja bliska największemu nieupo- rządkowaniu w jakimkolwiek przypadku po­zwoliła na istnienie wysoko zorganizowanych form życia, takich jak my, rozważanie sposo­bów zasilania naszych urządzeń w warunkach bardzo małego uporządkowania układów ma charakter czysto akademicki.