Номер 2, страница 231 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. Сформулируйте закон, определяющий направление процессов.

2. Закон, определяющий направление самопроизвольных процессов в природе, — это второе начало (или второй закон) термодинамики. В отличие от первого начала термодинамики, которое является законом сохранения энергии и не накладывает ограничений на направление процессов, второй закон вводит понятие необратимости и указывает, в каком направлении процессы могут протекать спонтанно.

Существует несколько эквивалентных формулировок второго начала термодинамики:

Формулировка Рудольфа Клаузиуса (1850 г.):
Теплота не может самопроизвольно переходить от тела с более низкой температурой к телу с более высокой температурой. Для осуществления такого процесса необходима работа внешней силы (например, в холодильных установках).

Формулировка Уильяма Томсона (лорда Кельвина) (1851 г.):
Невозможен циклический процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения одного теплового резервуара. Эта формулировка, по сути, запрещает создание вечного двигателя второго рода — машины, которая бы циклически работала, превращая в работу всю теплоту, полученную от единственного источника.

Формулировка через энтропию (наиболее общая):
Для описания направления процессов вводится физическая величина — энтропия ($\text{S}$), которая является функцией состояния системы и мерой ее беспорядка или хаоса. Чем больше беспорядок в системе (например, чем хаотичнее движение молекул), тем выше ее энтропия.
Второе начало термодинамики в энтропийной формулировке гласит:
В изолированной системе энтропия не может убывать. Она либо остается постоянной (в случае обратимых, идеализированных процессов), либо возрастает (в случае необратимых, реальных процессов).
Математически это выражается неравенством:
$\Delta S \ge 0$
где $\Delta S$ — изменение энтропии изолированной системы.
Это означает, что все самопроизвольные процессы в изолированных системах идут в направлении увеличения энтропии, то есть в сторону перехода системы в наиболее вероятное, наиболее неупорядоченное состояние. Например, при смешивании двух газов энтропия системы увеличивается, так как конечное состояние (смесь) является более неупорядоченным, чем начальное (разделенные газы). Теплообмен от горячего тела к холодному также ведет к росту суммарной энтропии системы "горячее тело + холодное тело".

Таким образом, второе начало термодинамики через понятие энтропии задает "стрелу времени", указывая на то, что Вселенная в целом (как изолированная система) эволюционирует в сторону увеличения беспорядка.

Ответ: Закон, определяющий направление процессов, — это второе начало термодинамики. Согласно этому закону, все самопроизвольные процессы в изолированной системе протекают в направлении увеличения ее энтропии (меры беспорядка). Энтропия изолированной системы не может убывать.