В природе все процессы необратимы. Что это значит? Это говорит о том, что они самостоятельно могут протекать только в одном направлении. Необратимый процесс можно сделать обратимым, только если этот процесс станет частью цепи процессов.
Примеры необратимых процессов.
Хорошим примером может стать маятник, которому мы сообщили импульс(механическую энергию). Со временем он остановится и это необратимо. Механическая энергия, которую мы сообщили превратится во внутреннюю энергию самого маятника и окружающего пространства и закон сохранения энергии этому не противоречит.
Рассмотрим обратный процесс. Почему же внутренняя энергия маятника и окружающей среды не может передать маятнику механическую энергию(импульс)? Закон сохранения энергии этому совершенно не противоречит. Да ,просто, по тому, что это был необратимый процесс.
Вывод: необратимый процесс - это процесс, который проходит только в одном направлении; Он может стать обратимым, только тогда, когда процесс станет частью более сложного процесса.
Тому, что внутренняя энергия маятника и пространства может превратится самостоятельно в механическую энергию противоречит второй закон термодинамики. Этот закон четко показывает возможные направления энергетических превращений и необратимость процессов в природе.
Второй закон термодинамики гласит: Холодная система тел не может отдавать энергию горячей системе без других одновременно протекающих процессах в обоих системах.
Границы применения второго закона термодинамики.
По второму закону термодинамики все процессы в природе не обратимы, если в них не вмешиваться. Но второй закон термодинамики распространяется на макропроцессы для микропроцессов он не применим.
Определения, которые нам понадобятся.
Макропроцесс - это процесс, в котором участвуют макроскопические тела или системы тел.
Макроскопическое тело - это тело, состоящее из огромного числа молекул.(слиток свинца, бутылка масла и т.д)
Микропроцесс - это процесс, в котором участвуют микроскопические тела или системы тел.
Микроскопическое тело - это тело, состоящее из небольшого количества молекул.(инфузория, просто молекула какого либо вещества, какой ни будь одноклеточный организм)
Сила трения - это макроскопический эффект от взаимодействия большого тела с огромным числом молекул окружающей среды.
В том, что второй закон термодинамики не распространяется на микропроцессы, заключается парадокс необратимости процессов в природе. Микропроцессы обратимы, потому что на них не действует сила трения , движение, например, молекул аргона от сил трения не зависит. Движение молекул аргона зависит от сил, которые появляются при столкновении молекул и подчиняются расстоянию между молекулами. Именно из-за силы трения машина необратимо остановится, самолет потеряет свою скорость из-за сопротивления атмосферы и тоже упадет.
Рассмотрим какой ни будь микроскопический процесс. Представим камеру, в которой есть газ аргон. Молекула - это микроскопическое тело, которое движется непрерывно. Может ли быть такое, что молекула пройдет одну и туже траекторию, то есть отрезок движения? Или побывает дважды в одном и том же месте? В теории это возможно, но в реальности этого может и не произойти, просто, вероятность мала. НО ГЛАВНОЕ, ЧТО ЭТО ВОЗМОЖНО!
Давайте теперь рассмотрим флуктуацию. Эти определения на понадобятся.
Макроскопическая состояние - это общее состояние системы тел.(температура, объем, давление, плотность и т.д)
Микроскопическое состояние - это состояние каждой молекулы системы или тела, она отражает, например, скорость каждой молекулы, массу и т.д.
И так, представьте себе, что у вас на рабочем столе порядок, предметы, расположенные на нем олицетворяют гармонию и неважно, что у вас на столе срач😂. Когда ни будь эти предметы вы сдвинете во время работы, причем их сдвиг может быть совершенно непредсказуемым, например, вы случайно уронили ручку, которую забыли поднять. Наступит хаос, гармония и порядок нарушится, потому что именно одному состоянию соответствует порядок. Теперь представьте ,несчастный, аргон в камере, представьте, что его молекулы обездвижены и это порядок. Но теперь, в камеру проникли, например, фотоны и сообщили молекуле импульс. Она сдвинулась, все, порядок нарушен, хаос! Это и есть флуктуация.
Флуктуация - это случайное изменение параметров системы, неважно микроскопической или макроскопической.
Из-за флуктуации может произойти так, что воздух в комнате переместится в правую ее часть, а левая часть останется без воздуха. Это может произойти потому, что направление молекул случайное, траекторию их движения никак нельзя предсказать.
Понятие флуктуации пригодится тебе, если ты захочешь продолжать изучать термодинамику.
Ну, а на этом все!
Подписывайся, дальше будет много интересного, ставь лайк, мне будет очень приятно. Пиши комментарий, задавай вопросы, с удовольствием отвечу. Всего доброго, читатель😉!