Номер 2, страница 224, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

2. Почему необратимы механические процессы?

2. Почему необратимы механические процессы?

Решение

Механические процессы, наблюдаемые в реальном мире, являются необратимыми в первую очередь из-за наличия диссипативных сил, таких как трение и сопротивление среды.

Если рассмотреть идеализированную систему, например, колебания маятника в вакууме и без трения в точке подвеса, то в ней полная механическая энергия будет сохраняться. Такой процесс был бы обратимым, и маятник мог бы колебаться вечно.

Однако в реальности любая механическая система подвержена действию сил трения (например, в оси вращения) и сопротивления воздуха. Эти силы совершают работу, в результате которой упорядоченная механическая энергия (например, кинетическая энергия движущегося тела) переходит в неупорядоченную внутреннюю энергию (теплоту), нагревая само тело и окружающую среду. Например, катящийся по полу мяч в конце концов останавливается, а его начальная механическая энергия превращается в тепло.

Этот переход энергии является однонаправленным в соответствии со вторым законом термодинамики. Этот закон утверждает, что в изолированной системе энтропия (мера хаоса или беспорядка) не может уменьшаться, а может только возрастать или оставаться постоянной в случае обратимых процессов: $ \Delta S \ge 0 $. Самопроизвольное превращение рассеянного в среде тепла обратно в упорядоченную механическую энергию, которое заставило бы остановившийся мяч снова покатиться, является событием с ничтожно малой вероятностью, практически невозможным.

Таким образом, из-за неизбежной диссипации (рассеяния) энергии в виде тепла, любой реальный механический процесс приводит к увеличению общей энтропии системы и окружающей среды, что и делает его необратимым.

Ответ: Реальные механические процессы необратимы, потому что из-за действия сил трения и сопротивления среды часть упорядоченной механической энергии всегда переходит в неупорядоченную внутреннюю энергию (тепло). Согласно второму закону термодинамики, этот процесс рассеяния энергии необратим, так как он всегда ведет к увеличению общего беспорядка (энтропии) в системе и окружающей среде.