Термодинамика

Материал из Викицитатника
Перейти к навигации Перейти к поиску

Термодинамика — раздел физики.

Активность[править]

Логотип Википедии
В Википедии есть статья
  • Известно, что «чистая» термодинамика сама по себе в значительной степени бесплодна; для ее оплодотворения необходимо знание уравнений состояния систем. Здесь — трагедия нашей науки. Огромной мощности аппарат термодинамики спотыкается о наше незнание действительных уравнений состояний, и обычно он пользуется только уравнением состояния идеальных газов. В результате оказывается, что основной закон химии — закон действующих масс — есть закон приближенный. Для того чтобы подойти к действительному изучению реальных систем, можно итти двумя путями. Первый из них — очень простой: можно постулировать, что форма закона действующих масс сохраняется и в случае реальных систем, но в него входят не концентрации веществ, а особые величины, подобранные так, чтобы этот закон в заданной форме оправдывался. Если так подобранные величины оправдывают себя, то, с практической точки зрения, они полезны и их надо использовать. Это — путь американской школы Льюиса, все более проникающий в термодинамику и в физическую химию. Понятно, что этот путь имеет отрицательную сторону — незнание функциональной зависимости новых величин от концентраций в общем случае, и пока эта задача не решена, американский путь есть эмпирико-вычислительный путь, практически полезный, но заслоняющий теоретическую сторону термодинамики, а следовательно и неспособный не только предсказывать новые явления в сложных системах, но и объяснить те из них, которые случайно открыты опытом (из предисловия А. В. Раковского к книге[1]).

Дефиниция термина «термодинамика»[править]

  • Отдел физики, рассматривающий любые механические, электрические, магнитные или химические явления, с учетом сопровождающих их тепловых явлений, называется термодинамикой (В. К. Семенченко[2]).

Термодинамическая энтропия[править]

  • Гельмгольц обратил внимание на тот факт, что […] абсолютная температура любого тела есть не что иное, как тот интегрирующий делитель для элементарного количества теплоты, который зависит от одной только температуры тела (отсчитанной по произвольно выбранной шкале). […] Понимание обсуждаемого вопроса формулируется очень отчётливо: в термодинамику вводятся две новые физические величины — энтропия и абсолютная температура; этот шаг подлежит обоснованию. Столь же отчётливо определяется общий подход к решению поставленного вопроса, который сводится к задаче об интегрирующем делителе для элементарного количества теплоты (А. А. Гухман[3]).
  • Семь раз за последние тридцать лет я старался проследить аргументацию Клаузиуса, пытавшегося доказать, что интегрирующий множитель существует в общем случае и есть функция только температуры, одинаковая для всех тел, и семь раз это совершенно обескураживало меня (К. Трусделл[4]).
  • Вы далеко не новички в термодинамике; к несчастью, я также перенёс обучение этой науке. […] Если элементарный курс физики дает возможность студенту усвоить некоторые истины относительно механики, которые нужно закрепить, и некоторые заблуждения, которые нужно исправить, то элементарный курс термодинамики обогащает его запас слов и путаницу понятий. […] Я повторяю в течение уже многих лет, пренебрегая насмешками людей, наделённых физической интуицией, что температура и энтропия являются наряду с массой, положением и временем первоначальными неопределяемыми переменными. Они описываются только такими свойствами, которые можно выразить языком математики. […] В своём великом трактате Ньютон не говорит ни единого слова о том, что такое сила и как её измерять. Его величайший вклад в механику — это понятие силы a priori. […] В термодинамике XIX в. не было Ньютона, который дал бы ей рецепты решения проблем. Вместо этого вновь и вновь пережёвывались физические основы того, что теперь рассматривается как одна частная проблема термодинамики, но что в то время ошибочно считалось сутью предмета, настоящей теорией «вселенной», этого излюбленного термина мрачных пророков термодинамики (К. Трусделл[5]).
  • Я избегаю в своей книге… термина [энтропия] и сопровождающих его терминов «состояние», «первый закон термодинамики», «второй закон термодинамики», «обратимый», «кипятильник», «вселенная» и т. д. ad nauseam [до отвращения (лат.)], чтобы избавить читателя от путаницы, которая обычно проистекает от их использования (К. Трусделл[6]).
  • В литературе по физике и термодинамике часто можно встретить утверждения типа: «Химическим потенциалом называется производная от внутренней (или свободной) энергии по массе (или числу частиц)». При этом подразумевается, что внутренняя (или свободная) энергия откуда-то известна, хотя определения этих понятий отсутствуют. …Будет показано, что понятия энергии, температуры, энтропии и химического потенциала вводятся одновременно и по отдельности определить их принципиально нельзя. Методика введения этих понятий показывает, что можно ввести в рассмотрение много различных температур и, соответственно, энтропий, отвечающих разным энергетическим потокам. Например, можно ввести температуры трансляционных и спинорных движений, температуру радиационных излучений и т. д. (П. А. Жилин[7]).
  • Статистическими методами не только нельзя доказать закон возрастания энтропии; до сих пор нет ясности даже в вопросе о том, в чём основание тех качественно новых закономерностей, которые характерны для больших физических систем. Совсем недавно было высказано мнение (как мне кажется, правильное), что для больших систем специфична невозможность изоляции, даже приближённо, и что эта принципиальная незамкнутость больших систем и есть основание макроскопической необратимости. Однако никакого настоящего вывода термодинамических законов из этого положения до сих пор нет. […] Что же касается принципа возрастания энтропии, то, по-видимому, вопреки распространённому мнению, его нельзя вывести из эмпирических фактов строго дедуктивно. Можно лишь показать, что развитие следствий из основных эмпирических законов естественно приводит к гипотезе о возрастании энтропии, гипотезе, которая в состоянии заменить Второй закон термодинамики и из которой следует конструктивное определение энтропии. Однако вводить с самого начала эту гипотезу в качестве одного из основных термодинамических законов было бы неудобно, так как её эмпирическое содержание сначала совершенно неясно (В. С. Сорокин[8]).

Примечания[править]

Литература[править]

  • Truesdell C. The Tragicomical History of Thermodynamics, 1822–1854. — New York — Heidelberg — Berlin: Springer-Verlag, 1980. — XII + 372 p. — (Studies in the History of Mathematics and Physical Sciences. Vol. 4). — ISBN 978-1-4613-9446-4
  • Truesdell C., Bharatha S. The Concepts and Logic of Classical Thermodynamics as a Theory of Heat Engines. — New York — Heidelberg — Berlin: Springer-Verlag, 1977. — XVII + 154 p. — ISBN 3-540-07971-8
  • Truesdell C. Rational Thermodynamics. — New York — Berlin — Heidelberg — Tokyo: Springer-Verlag, 1984. — XVIII + 578 p. — ISBN 0-387-90874-9
  • Ван-дер-Ваальс И.Д., Констамм Ф. Курс термостатики. Термические равновесия материальных систем. Часть I. Общая термостатика. — М.: ОНТИ — Главная редакция химической литературы, 1936. — 452 с.
  • Жилин П. А. Рациональная механика сплошных сред. — 2-е изд. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. — 584 с. — ISBN 978-5-7422-3248-3
  • Семенченко В. К. Избранные главы теоретической физики. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Просвещение, 1966. — 396 с.
  • Сорокин В. С. Макроскопическая необратимость и энтропия. Введение в термодинамику. — М.: Физматлит, 2004. — 174 с. — ISBN 5-9221-0507-8
  • Трусделл К. Термодинамика для начинающих (рус.) // Механика. Периодический сборник переводов иностранных статей. — М.: Мир, 1970. — № 3 (121), с. 116—128.
  • Трусделл К. Первоначальный курс рациональной механики сплошных сред / Пер. с англ. под. ред. П. А. Жилина и А. И. Лурье. — М.: Мир, 1975. — 592 с.