Решение задач на тему: Энтропия Вселенной, теория тепловой смерти

Введение

Энтропия принадлежит к числу важнейших понятий физики. Энтропия как физическая величина была введена в термодинамику Р. Клаузиусом в 1865 г. и оказалась настолько важной и общезначимой, что быстро завоевала сначала другие области физики, а затем проникла и в смежные науки: химию, биологию, теорию информации и т.д.

Понятие энтропии с самого начала оказалось трудным для восприятия в отличие, например, от другой физической величины - температуры. Эта трудность сохранилась и для тех, кто впервые знакомится с термодинамикой. Она носит чисто психологический характер и связана с невозможностью непосредственного восприятия энтропии, отсутствием "градусника", который бы измерял энтропию, как измеряют температуру.

Вместе с тем более глубокое понимание температуры, завершившееся формулировкой "нулевого начала", показывает, что понятие температуры и энтропии одинаковы по сложности. Понятие температуры вводится "нулевым началом", понятие энтропии - вторым началом1. Термодинамика в силу феноменологического характера не может вскрыть физический смысл, как энтропии, так и температуры. Эту задачу решает статистическая физика. Статистическая интерпретация энтропии позволила математикам обобщить понятие энтропии и ввести метрическую энтропию как абстрактную величину, характеризующую поведение неустойчивых динамических систем с экспоненциальной расходимостью близких в начальный момент времени траекторий (энтропия Крылова-Колмогорова-Синая)2. Метрическая энтропия - абстрактное математическое понятие, слишком далеко находящееся от практических задач.

Актуальность данной темы определяется значительной ролью понятия энтропии не только для физики, но и для биологии, синергетики, современных концепций теории информации.

Целью настоящей работы является исследование физического смысла понятия энтропии и его применения для описания реальных явлений.

В связи с поставленной целью можно формулировать следующие задачи исследования:

- дать определение термина "энтропия" и рассмотреть его связь с тепловой энергией;

- рассмотреть применимость энтропии как функции состояния термодинамической системы для описания и прогноза эволюции реальных систем.

Реферат состоит из 5 разделов. В первом сформулированы цель и задачи исследования, во втором раскрывается физический смысл энтропии, в третьем дается обзор теории тепловой смерти вселенной, в четвертом сделаны основные выводы по содержанию работы, в пятом указаны первоисточники по теме работы.

Оглавление

- Введение

- Теплота и энтропия

- Энтропия Вселенной, теория тепловой смерти Заключение

- Список использованной литературы

Заключение

Среди всех физических величин, вошедших в науку в XIX в., энтропия занимает особое место в силу своей необыкновенной судьбы. С самого начала энтропия утвердилась в теории тепловых машин. Однако очень скоро рамки этой теории оказались ей тесны, и она проникла в другие области физики, прежде всего в теорию излучения. Экспансия энтропии этим не ограничилась. В отличие, например, от других термодинамических величин энтропия довольно быстро перешагнула границы физики.

Энтропия является фундаментальной физической величиной. С введением энтропии завершился этап формирования основных понятий термодинамики. Следующий этап начался с выяснения физического смысла энтропии. Трактовка энтропии с помощью принципа Больцмана, то есть установление связи между энтропией и вероятностью состояния системы или ее статистическим весом, позволила энтропии выйти за пределы термодинамики и равновесной статистической физики и проникнуть в другие области науки, например в теорию информации.

Список литературы

1. Зоммерфельд А. Термодинамика и статистическая физика. М.: Изд-во Иностр. лит., 1955.

2. Киржниц Д.А. Горячие "черные дыры": Новое в понимании природы теплоты // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 6. С. 84.

3. Осипов А.И. Термодинамика вчера, сегодня и завтра // Соросовский Образовательный Журнал. 1999. № 4. С. 79.

4. Осипов А.И., Уваров А.В. Энтропия и ее роль в науке // Соросовский Образовательный Журнал. 2004. № 1. С. 70-78.

5. Ребане К.К. Энергия, энтропия, среда обитания. Таллин: Валгус, 1984.

6. Смородинский Я.А. Температура. М.: Наука, 1981 (Б-ка "Квант"; Вып. 12).

7. Шамбадаль П. Развитие и приложения понятия энтропии. М.: Наука, 1967.