Номер 5, страница 324 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Вопросы. Параграф 58. Второй закон термодинамики. Необратимость процессов в природе. Глава 8. Тепловые машины. Второй закон термодинамики. Молекулярная физика и термодинамика - номер 5, страница 324.

Условие.

5. Почему весь воздух в классе не собирается в одном углу?

Решение.

Решение

Воздух, как и любой другой газ, состоит из огромного числа молекул, которые находятся в непрерывном, хаотическом и беспорядочном движении. Это явление называется тепловым движением. Молекулы постоянно сталкиваются друг с другом и со стенками помещения, меняя направление и скорость своего движения. Существует несколько взаимосвязанных причин, почему из-за этого движения весь воздух не может самопроизвольно собраться в одном углу:

1. Свойство газов занимать весь предоставленный объем. Из-за высокой скорости и хаотичности движения молекулы газа стремятся разлететься как можно дальше друг от друга, равномерно заполняя всё доступное пространство. Если бы молекулы вдруг собрались в углу, создалось бы огромное давление в этой области и вакуум в остальной части комнаты. Такая система была бы крайне неустойчивой, и газ немедленно расширился бы обратно, чтобы выровнять давление.

2. Второй закон термодинамики. Этот фундаментальный закон физики гласит, что любая замкнутая система стремится к состоянию с максимальной энтропией, то есть с максимальным беспорядком. Состояние, когда молекулы воздуха равномерно распределены по всему объему класса, является состоянием максимального беспорядка и, следовательно, наиболее вероятным. Состояние, когда все молекулы собраны в одном углу, — это высокоупорядоченное состояние с очень низкой энтропией, и самопроизвольный переход к нему из хаотичного состояния практически невозможен.

3. Теория вероятностей. Хотя теоретически существует ничтожно малая, практически нулевая вероятность того, что в какой-то момент времени все молекулы случайно окажутся в одном углу, эта вероятность настолько мала, что для ее реализации пришлось бы ждать время, многократно превышающее время существования Вселенной. Движение каждой молекулы независимо, и совпадение направлений движения триллионов молекул в одну точку является статистически невозможным событием.

Таким образом, непрерывное хаотическое движение молекул и фундаментальные законы термодинамики обеспечивают то, что воздух всегда занимает весь объем помещения, а не собирается в одном месте.

Ответ: Воздух не собирается в одном углу, потому что его молекулы находятся в постоянном хаотическом тепловом движении и стремятся занять весь предоставленный объем. Такое равномерное распределение соответствует состоянию максимального беспорядка (энтропии), которое является наиболее вероятным согласно второму закону термодинамики.