О проблеме согласования термодинамики и механики

  

XIV. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

1. Когда система термодинамическая? Термодинамика, как считали и считают, имеет дело с системами (или наборами, конгломератами) с большим числом частиц. Но ответ таков: система механическая - если есть хороший контроль. В той мере, в какой он хорош, она выступает как механическая. Если же он плох (типа термодинамического), то система выглядит, представляется как термодинамическая.

Когда система механическая? Да когда ее хорошо контролируют. Например, отдельно лежащий большой и хорошо видный камень - явно представляется нам механи­ческим. Даже если мы его не сдвинем с места, он для нас выглядит в принципе контролируемым. Вращающиеся части станка - тоже для нас механические, так как они приемлемых размеров, их число обозримо и с ними мы в состоянии достаточно точно оперировать. Электрическая энергия в проводах - тоже хорошая, поскольку хорошо контролируема.

2. Неверны иллюстрации термодинамической вероятно­сти состояния как объективной характеристики наличного материала (безотносительной к контролю) с помощью картинок с мысленным разбиением объема на части с последующим подсчетом полиномиальной вероятности. Это ясно уже по тому, что различные разбиения, приводящие к разным ответам для одного и того же расположения одних и тех же частиц, объективно равновозможны, ни одно из них не предпочтительнее другого. Никакого объективно выделен­ного разбиения нет.

Однако указанная иллюстрация не вовсе ошибочна и бессмысленна. Только она изображает условную оценку состояния - как если бы объем был действительно разбит данным образом перегородкой и с так разбитой системой проводились манипуляции с помощью термодинамического контроля. То есть картинка иллюстрирует оценку системы по отношению к контролю при таком-то разбиении, если бы оно было осуществлено реально. О том, что эта оценка относится именно к реальным действиям, а не к системе самой по себе, говорит тот факт, что на картинках показывают простые формы разбиения - прямыми линиями и к тому же проведенными по простому: вертикально или горизонтально. Здесь явно видно влияние, отпечаток типичного характера человеческой деятельности: в ней простые действия предпочтительнее, а слишком сложные невозможны. А если бы кто стал играть в объективность и выбирать разбиения случайным образом из мешка, в котором собраны все абстрактно возможные разбиения, то вероятность выбора показываемых на картинках простых разбиений оказалась бы равной нулю. Аналогичное можно сказать о числе и размерах подобъемов, на которые следует разбивать исходный объем. Ведь и действительно иногда возникал вопрос: на сколько объемов надо разбивать объем, когда следует остановиться или надо разбивать до бесконечности? Так вот надо разбивать объем на столько подобъемов, на сколько это собираются сделать в реальности, а до бесконечности мельчить вообще не следует, так как на практике это не может быть осуществлено, а безотносительно к практике подобные оценки лишены смысла.

3. Часто интуитивно, как бы естественным образом, оценивают степень равновесности и отклонение энтропии от максимума у распределений газовых масс, даже не замкнутых: там-то плотное облако горячих газов, в другом месте - тоже много газа, но более холодного, и т.д. Следовательно, эта система еще далека от равновесия, она будет стремиться к большему равновесию, и ее энтропия будет возрастать. В такой оценке содержится следующее рациональное зерно.

Дело в том, что неявно фактически об этих облаках газов думают не в механическом смысле, когда можно сколь угодно точно контролировать все частицы по отдельности, а именно в термодинамическом смысле, который реально существует только в связи с таким грубым контролем. Так вот если бы указанные области газов были бы по отдельности окружены стенками и с полученными объемами с газом производилась бы работа обычным в термодинамике образом, то для каждого объема получилась бы энтропия как характеристика термодинамического контроля, а энтропия всей системы была бы равна сумме энтропий этих объемов. Безотносительно же к контролю никакого понятия равно­весности и энтропии не существует. Дальше. При том, что в действительности объемов, окружающих газовые облака, нет, эти облака будут разбегаться и перемешиваться, так что вся система будет переходить к большему равновесию с возрастанием энтропии. Но это последнее изменение также имеет смысл только по отношению к новому выделению областей газа стенками по приблизительно устанавливаемым границам неоднородностей, как и оценка исходного состояния.



 
2007-2017. © В.Б. Губин - собрание книг автора.
Для связи с администрацией используйте форму обратной связи