Номер 3, страница 177 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 5. Законы термодинамики. Параграф 5.10. Статистическое истолкование необратимости процессов в природе - номер 3, страница 177.

Условие.

3. В каком направлении происходит эволюция системы?

Решение.

Решение

Эволюция термодинамической системы определяется вторым началом термодинамики и зависит от того, является ли система изолированной или нет.

Для изолированной системы (системы, которая не обменивается ни энергией, ни веществом с окружающей средой) эволюция всегда происходит в одном направлении – в сторону наиболее вероятного состояния. С точки зрения термодинамики, это состояние соответствует максимальному значению энтропии ($\text{S}$). Таким образом, любой самопроизвольный процесс в изолированной системе идет в направлении увеличения энтропии. Математически это выражается неравенством Клаузиуса:

$ \Delta S \ge 0 $

где $ \Delta S $ – изменение энтропии системы. Знак равенства соответствует обратимым, равновесным процессам, а знак "больше" – необратимым, самопроизвольным процессам. Эволюция прекращается, когда система достигает состояния термодинамического равновесия, при котором ее энтропия максимальна при данных условиях (внутренняя энергия, объем и т.д.).

Для неизолированных (открытых или закрытых) систем, которые могут обмениваться энергией и/или веществом с окружающей средой, локальное уменьшение энтропии возможно (например, рост кристалла из раствора или развитие живого организма). Однако это уменьшение энтропии внутри системы всегда сопровождается еще большим увеличением энтропии в окружающей среде. В результате, полная энтропия системы вместе с ее окружением (т.е. Вселенной) все равно возрастает, в полном соответствии со вторым началом термодинамики.

Ответ: Эволюция изолированной системы происходит в направлении увеличения ее энтропии до достижения максимального значения, которое соответствует состоянию термодинамического равновесия.