Номер 6, 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 6, страница 324.

Условие.

6. Приведите пример перехода системы от «порядка» к «хаосу».

Решение.

Одним из наиболее наглядных примеров перехода системы от «порядка» к «хаосу» в физике является процесс плавления твёрдого тела, например, таяние льда.

Состояние «порядка»
В куске льда (твёрдая фаза воды) молекулы $H_2O$ жёстко связаны друг с другом и образуют упорядоченную структуру — кристаллическую решётку. Каждая молекула занимает определённое, фиксированное положение в пространстве и совершает лишь небольшие колебательные движения около этого положения. Такое состояние характеризуется высокой степенью упорядоченности и низкой энтропией (мерой беспорядка).

Переход к «хаосу»
При сообщении льду тепловой энергии, например, при нагревании, внутренняя энергия системы возрастает. Это приводит к увеличению амплитуды колебаний молекул в узлах кристаллической решётки. Когда температура достигает точки плавления (0°C при нормальном давлении), подводимая энергия идёт не на дальнейшее увеличение температуры, а на разрушение связей в кристаллической решётке.

Состояние «хаоса»
После разрушения решётки вещество переходит в жидкое состояние — воду. В жидкости молекулы больше не имеют фиксированных положений. Они движутся хаотично, беспорядочно и непрерывно, сталкиваясь друг с другом и меняя направление движения. Дальний порядок, характерный для кристалла, полностью исчезает, сохраняется лишь ближний порядок (молекулы на короткое время образуют неустойчивые группы). Это состояние характеризуется значительно более высокой степенью беспорядка и, соответственно, большей энтропией.

Таким образом, процесс таяния льда — это переход от строго упорядоченной структуры кристалла к хаотическому движению молекул в жидкости. Этот переход является проявлением второго закона термодинамики, который гласит, что энтропия (мера хаоса) в изолированных системах со временем стремится к максимуму.

Ответ: Примером перехода системы от «порядка» к «хаосу» является фазовый переход вещества из твёрдого состояния в жидкое, например, таяние льда. В твёрдом состоянии (лёд) молекулы воды упорядочены в кристаллической решётке, а в жидком состоянии (вода) они движутся хаотично и беспорядочно.