Druhý termodynamický zákon určuje smer skutočných tepelných procesov prebiehajúcich konečnou rýchlosťou.

Druhý štart(druhý zákon) termodynamika Má niekoľko formulácií . Napríklad, akúkoľvek akciu, súvisiace s premenou energie(to znamená s prechodom energie z jednej formy do druhej), nemôže nastať bez jeho straty vo forme tepla rozptýleného v prostredí. Vo viac všeobecný pohľad to znamená, že procesy premeny (premeny) energie môžu nastať spontánne len za podmienky, že energia prejde z koncentrovanej (usporiadanej) formy do rozptýlenej (neusporiadanej) formy.

Ďalší definícia druhý termodynamický zákon priamo súvisí s Clausiusov princíp : proces, pri ktorom nedochádza k žiadnej zmene, okrem prechodu tepla z horúceho telesa na studené, je nevratný, to znamená, že teplo nemôže samovoľne prechádzať z chladnejšieho telesa na teplejšie. V čom také prerozdelenie energie v systéme charakterizované hodnotou , pomenovaný entropia , čo je ako štátna funkcia termodynamický systém (funkcia, ktorá má totálny diferenciál), bol prvýkrát predstavený v r 1865 rok Clausiusom. entropia - je to miera nezvratného rozptylu energie. Entropia je tým väčšia, čím viac energie sa nenávratne rozptýli vo forme tepla.

Takže už z týchto formulácií druhého termodynamického zákona môžeme usúdiť, že akýkoľvek systém , ktorého vlastnosti sa časom menia, snaha o rovnovážny stav v ktorom entropia systému nadobúda maximálnu hodnotu. Kvôli tomuto druhý termodynamický zákončasto volať zákon rastúcej entropie a ona sama entropia (Ako fyzikálne množstvo alebo ako fyzický koncept) zvážiť ako miera vnútornej poruchy fyzikálno-chemického systému .

Inými slovami, entropia – štátna funkcia, charakterizujúce smer toku spontánnych procesov v uzavretom termodynamický systém. V rovnovážnom stave dosahuje entropia uzavretého systému maximum a v takomto systéme nie sú možné žiadne makroskopické procesy. Maximálna entropia zodpovedá úplnému chaosu .

Prechod systému z jedného stavu do druhého sa najčastejšie nevyznačuje absolútnou hodnotou entropie S , a jeho zmena ∆ S , ktorá sa rovná pomeru zmeny množstva tepla (dodaného systému alebo z neho odobraného) k absolútnej teplote systému: ∆ S= ∆Q/T, J / st. Ide o tzv termodynamická entropia .

Okrem toho má entropia štatistický zmysel. Pri prechode z jedného makrostavu do druhého sa zvyšuje aj štatistická entropia, keďže takýto prechod je vždy sprevádzaný veľkým počtom mikrostavov a rovnovážny stav (ku ktorému systém inklinuje) je charakterizovaný maximálnym počtom mikrostavov.

V súvislosti s pojmom entropia v termodynamike nadobúda pojem času nový význam. V klasickej mechanike sa neberie do úvahy smer času a stav mechanického systému možno určiť tak v minulosti, ako aj v budúcnosti. V termodynamike sa čas objavuje vo forme nezvratného procesu zvyšovania entropie v systéme. To znamená, že čím väčšia je entropia, tým dlhší čas uplynul vo vývoji systému.

okrem toho pochopiť fyzikálny význam entropie treba mať na pamäti, že V prírode existujú štyri triedy termodynamických systémov :

A) izolované systémy alebo uzavreté(pri prechode takýchto systémov z jedného stavu do druhého nedochádza k prenosu energie, hmoty a informácií cez hranice systému);

b) adiabatické systémy(chýba len výmena tepla s okolím);

V) uzavreté systémy(vymieňať si energiu so susednými systémami, ale nie hmotu) (napr. vesmírna loď);

G) otvorené systémy(výmena hmoty, energie a informácií s okolím). V týchto systémoch môžu v dôsledku príchodu energie zvonku vzniknúť disipatívne štruktúry s oveľa nižšou entropiou.

Pre otvorené systémy entropia klesá. To posledné sa týka predovšetkým biologické systémy teda živé organizmy, čo sú otvorené nerovnovážne systémy. Takéto systémy sa vyznačujú koncentračnými gradientmi chemických látok, teplota, tlak a iné fyzikálne a chemické veličiny. Pomocou pojmov modernej, teda nerovnovážnej termodynamiky, nám umožňuje popísať správanie sa otvorených, teda reálnych systémov. Takéto systémy si vždy vymieňajú energiu, hmotu a informácie so svojím prostredím. Takéto výmenné procesy sú navyše typické nielen pre fyzické alebo biologické systémy, ale aj pre socio-ekonomické, kultúrne, historické a humanitárne systémy, pretože procesy, ktoré sa v nich vyskytujú, sú spravidla nezvratné.

Tretí termodynamický zákon (tretí termodynamický zákon) je spojený s pojmom „absolútna nula“. fyzický význam tohto zákona, znázorneného v tepelnej vete V. Nernsta (nemeckého fyzika), spočíva v zásadnej nemožnosti dosiahnuť absolútnu nulu (-273,16ºС), pri ktorej by sa mal translačný tepelný pohyb molekúl zastaviť a entropia prestane klesať. závisí od parametrov fyzická kondícia systémov (najmä zo zmien tepelnej energie). Nernstova veta platí len pre termodynamicky rovnovážne stavy systémov.

Inými slovami, Nernstova veta môže mať nasledujúcu formuláciu: pri približovaní sa k absolútnej nule prírastok entropie∆S má tendenciu k dobre definovanému konečnému limitu, nezávisle od hodnôt, ktoré nadobúdajú všetky parametre charakterizujúce stav systému(napr. objem, tlak, stav agregácie atď.).

Pochopte podstatu Nernstovej vety môže na ďalší príklad. Keď sa teplota plynu zníži, dôjde k jeho kondenzácii a zníži sa entropia systému, pretože molekuly sú usporiadanejšie. S ďalším poklesom teploty dôjde ku kryštalizácii kvapaliny sprevádzanej väčším usporiadaním molekúl a následne ešte väčším poklesom entropie. Pri teplote absolútnej nuly sa všetok tepelný pohyb zastaví, neporiadok zmizne, počet možných mikrostavov klesne na jeden a entropia sa priblíži k nule.

4. Koncept sebaorganizácie. Samoorganizácia v otvorených systémoch.

Koncept " spolupráca" navrhol v roku 1973 nemecký fyzik Hermann Haken na označenie smeru, volal výskumu všeobecné zákony sebaorganizácie - jav koordinovaného pôsobenia prvkov zložitého systému bez kontrolného pôsobenia zvonku. Synergetika (preložené z gréčtiny - spoločný, dohodnutý, prispievajúci) - vedecký smer študovať väzby medzi prvkami štruktúry(subsystémy), ktoré sa tvoria v otvorených systémoch (biologické, fyzikálno-chemické, geologické a geografické atď.) vďaka intenzívnemu(streaming) výmena hmoty, energie a informácií s okolím v nerovnovážnych podmienkach. V takýchto systémoch sa pozoruje koordinované správanie subsystémov, v dôsledku čoho sa zvyšuje stupeň poriadku (entropia klesá), to znamená, že sa rozvíja proces samoorganizácie.

Rovnováhaexistuje stav pokoja a symetrie, A asymetria vedie do pohybu a nerovnovážneho stavu .

Významný príspevok k teórii samoorganizácie systémov prispel belgický fyzik ruského pôvodu I.R. Prigogine (1917-2003). Ukázal to v disipatívne systémy (systémy, v ktorých dochádza k rozptylu entropie) v priebehu ireverzibilných nerovnovážnych procesov vznikajú usporiadané útvary, ktoré pomenoval ním disipatívne štruktúry.

sebaorganizácie- Toto proces spontánneho vzniku poriadku a organizácie z neporiadku(chaos) v otvorených nerovnovážnych systémoch. Náhodné odchýlky parametrov systému od rovnováhy ( kolísanie) zohrávajú veľmi dôležitú úlohu vo fungovaní a existencii systému. Splatné fluktuačný rast pri absorbovaní energie z životné prostredie systém dosiahne niektoré kritický stav A vstupuje do nového stabilného stavu s viac vysoký stupeňťažkosti A objednať v porovnaní s predchádzajúcim. Systém, samoorganizujúci sa v novom stacionárnom stave, znižuje svoju entropiu, svoj prebytok, ktorý narastá vnútornými procesmi, akosi „vypúšťa“ do prostredia.

Vzniká z chaosu usporiadaná štruktúra (atraktor , alebo disipatívne štruktúry) je výsledok súťaže množina možných stavov zabudovaných v systéme. V dôsledku konkurencie dochádza k spontánnemu výberu najprispôsobivejšej štruktúry za prevládajúcich podmienok.

Synergetika sa spolieha o termodynamike nerovnovážnych procesov, teórii náhodných procesov, teórii nelineárnych kmitov a vĺn.

Synergetika uvažuje o vzniku a vývoji systémov. Rozlišovať tri typy systémov: 1) ZATVORENÉ, ktoré si nevymieňajú so susednými systémami (alebo s prostredím) ani hmotu, ani energiu, ani informácie; 2) ZATVORENÉ , ktoré si vymieňajú energiu so susednými systémami, ale nie hmotu (napríklad vesmírna loď); 3) OTVORENÉ, ktoré si vymieňajú hmotu aj energiu so susednými systémami. Takmer všetky prírodné (ekologické) systémy sú otvoreného typu.

Existencia systémov nemysliteľné bez spojov. Posledné sú rozdelené na priame a spätné. Rovno nazvite toto spojenie , pre ktorý jeden prvok ( A) pôsobí na iného ( IN) bez odozvy. O spätná väzba element IN reaguje na akciu prvku A. Spätná väzba je pozitívna aj negatívna.

Spätná väzba vedie k posilneniu procesu v jednom smere. Príkladom jeho pôsobenia je zamokrenie územia (napríklad po odlesňovaní). Proces začína konať V jeden smer: zvýšenie vlhkosti - ubúdanie kyslíka - spomalenie rozkladu rastlinných zvyškov - hromadenie rašeliny - ďalšie zintenzívnenie zamokrenia.

Spätná väzba negatívna pôsobí tak, že v reakcii na zvýšenie pôsobenia prvku A opačná sila prvku sa zvyšuje B. Takéto spojenie umožňuje systému zostať v stave stabilná dynamická rovnováha. Toto je najbežnejšia a dôležitý pohľad spojenia v prírodných systémoch. V prvom rade je na nich založená stabilita a stabilita ekosystémov.

Dôležitá vlastnosť systémov je vznik (v preklade z angličtiny - vznik, vznik nového). Táto vlastnosť spočíva v tom, že vlastnosti systému ako celku nie sú jednoduchým súčtom vlastností jeho jednotlivých častí alebo prvkov, ale prepojenia rôznych článkov systému určujú jeho novú kvalitu.

Synergický prístup k posudzovaniu systémov je založený na tri pojmy: nerovnováha, otvorenosť A nelinearita .

Nerovnováha(nestabilita) – stavu systému, pri ktorej dochádza k zmene jeho makroskopických parametrov, teda zloženia, štruktúry, správania.

Otvorenosť -schopnosť systému neustále si vymieňajú hmotu, energiu, informácie s okolím a majú ako „zdroje“ – zóny dopĺňania energie z okolia, tak aj zóny rozptylu, „odtok“.

Nelinearita -vlastnosť systému zostať v inom stacionárne stavy zodpovedajúce rôznym prípustným zákonom správania tohto systému.

IN nelineárne systémy vývoj prebieha podľa nelineárnych zákonitostí, čo vedie k mnohorozmernosti ciest výberu a alternatív, ako sa dostať zo stavu nestability. IN nelineárne systémy procesy môžu byť ostro prahový charakter keď sa pri postupnej zmene vonkajších podmienok pozoruje ich prudký prechod do inej kvality. Súčasne sú staré štruktúry zničené a prechádzajú na kvalitatívne nové štruktúry.

Existuje niekoľko formulácií druhého zákona termodynamiky, z ktorých dva sú uvedené nižšie:

· teplo sa samo nemôže preniesť z telesa s nižšou teplotou na teleso s vyššou teplotou(znenie R. Clausius);

· je nemožný perpetum mobile druhého druhu, teda taký periodický proces, ktorého jediným výsledkom by bola premena tepla na prácu v dôsledku ochladzovania jedného telesa (Thomsonova formulácia).

Druhý termodynamický zákon naznačuje nerovnakú hodnotu dvoch foriem prenosu energie – práce a tepla. Tento zákon zohľadňuje skutočnosť, že proces prechodu energie usporiadaného pohybu telesa ako celku (mechanická energia) na energiu neusporiadaného pohybu jeho častíc (tepelná energia) je nevratný. Napríklad mechanická energia počas trenia sa premieňa na teplo bez akýchkoľvek dodatočných procesov. Prechod energie neusporiadaného pohybu častíc (vnútorná energia) na prácu je možný len vtedy, ak je sprevádzaný nejakým dodatočným procesom. Tepelný motor pracujúci v priamom cykle teda vykonáva prácu iba vďaka teplu dodávanému z ohrievača, ale zároveň sa časť prijatého tepla prenáša do chladničky.

Entropia.Okrem vnútornej energie U, čo je jednohodnotová funkcia stavových parametrov sústavy, v termodynamike sa hojne využívajú aj iné stavové funkcie ( voľná energia, entalpia A entropia).

koncepcie entropia zaviedol v roku 1865 Rudolf Clausius. Toto slovo pochádza z gréčtiny. entropia a doslova znamená otočiť, transformácia. v termodynamike sa tento termín používa na opis transformácií rôzne druhy energie (mechanickej, elektrickej, svetelnej, chemickej) na teplo, teda na náhodný, chaotický pohyb molekúl. Nie je možné zhromaždiť túto energiu a premeniť ju späť do foriem, z ktorých bola prijatá.

Na určenie opatrenia nezvratného rozptylu alebo rozptyl energie a tento koncept bol zavedený. Entropia S je štátna funkcia. Medzi ostatnými termodynamickými funkciami vyniká tým, že má štatistické, teda pravdepodobnostnej povahy.

Ak v termodynamickom systéme nastáva proces spojený s príjmom alebo uvoľňovaním tepla, vedie to k transformácii entropie systému, ktorá sa môže zvyšovať aj znižovať. Počas nezvratného cyklu sa entropia izolovaného systému zvyšuje

dS> 0. (3.4)

To znamená, že v systéme dochádza k nevratnému rozptylu energie.

Ak dôjde k reverzibilnému procesu v uzavretom systéme, entropia zostane nezmenená.

dS= 0. (3.5)

Zmena entropie izolovanej sústavy, ktorej sa odovzdáva nekonečne malé množstvo tepla, je určená vzťahom:

. (3.6)

Tento vzťah platí pre reverzibilný proces. Pre nezvratný proces vyskytujúci sa v uzavretom systéme máme:

dS> .

V otvorenom systéme sa entropia vždy zvyšuje. Zavolá sa stavová funkcia, ktorej diferenciál je znížené teplo.

Vo všetkých procesoch prebiehajúcich v uzavretom systéme sa teda entropia zvyšuje v ireverzibilných procesoch a zostáva nezmenená v reverzibilných procesoch. V dôsledku toho môžu byť vzorce (3.4) a (3.5) kombinované a reprezentované ako

dS ³ 0.

Toto štatistické formulácia druhého termodynamického zákona.

Ak systém urobí rovnovážny prechod zo stavu 1 do stavu 2, potom podľa rovnice (3.6) , zmena entropie

D S 1- 2 = S 2 – S 1 = .

Fyzický význam nemá samotná entropia, ale rozdiel medzi entropiami.

Nájdime zmenu entropie v procesoch ideálneho plynu. Pretože:

; ;

,

alebo: . (3.7)

To ukazuje, že zmena entropie ideálneho plynu počas prechodu zo stavu 1 do stavu 2 nezávisí od typu procesu prechodu 1 → 2.

Zo vzorca (3.7) vyplýva, že pre izotermický proces ( T 1 \u003d T 2):

.

O izochorický procesu sa zmena entropie rovná

.

Keďže pre adiabatický proces d Q= 0, potom D S= 0, preto reverzibilný adiabatický proces prebieha pri konštantnej entropii. Preto sa nazýva izoentropický proces.

Entropia systému má vlastnosť aditivity, čo znamená, že entropia systému sa rovná súčtu entropií všetkých telies, ktoré sú súčasťou systému.

Význam entropie bude jasnejší, ak zapojíme štatistickú fyziku. Týka sa to entropie termodynamická pravdepodobnosť stavu sústavy. Termodynamická pravdepodobnosť W stavu systému sa rovná počtu všetkých možných mikrodistribúcií častíc v súradniciach a rýchlostiach, ktoré určujú tento makrostav: Walways³ 1, tj. termodynamická pravdepodobnosť nie je pravdepodobnosť v matematickom zmysle.

L. Boltzmann (1872) ukázal, že entropia systému sa rovná súčinu Boltzmannovej konštanty k na logaritme termodynamickej pravdepodobnosti W daného stavu

Entropiu je preto možné interpretovať takto: entropia je mierou neusporiadanosti systému. Je to zrejmé zo vzorca (3.8): než ďalšie číslo mikrostavy, ktoré implementujú daný makrostav, tým väčšia je entropia. Najpravdepodobnejším stavom systému je rovnovážny stav. Počet mikrostavov je maximálny, preto je maximálna aj entropia.

Keďže všetky skutočné procesy sú nezvratné, možno tvrdiť, že všetky procesy v uzavretom systéme vedú k zvýšeniu entropie – princíp zvyšovania entropie.

O štatistická interpretácia entropia, to znamená, že procesy v uzavretom systéme idú smerom od menej pravdepodobných stavov k viac pravdepodobným stavom, až kým sa pravdepodobnosť stavov nestane maximom.

Vysvetlíme si to na príklade. Predstavte si nádobu rozdelenú prepážkou na dve rovnaké časti A A B. Čiastočne A je tam plyn a B- vákuum. Ak urobíte dieru v prepážke, plyn sa okamžite začne rozširovať „sám“ a po chvíli sa rovnomerne rozloží po celom objeme nádoby, čím sa pravdepodobne stavu systému. najmenej pravdepodobné bude stav kedy väčšina z nich molekuly plynu náhle spontánne naplnia jednu z polovíc nádoby. Tento jav sa dá očakávať ľubovoľne dlho, no samotný plyn sa už sčasti nebude zhromažďovať A. Aby ste to dosiahli, musíte urobiť nejakú prácu na plyne: napríklad ako posunúť piest, aby ste posunuli pravú stenu dielu B. Akýkoľvek fyzikálny systém má teda tendenciu prejsť z menej pravdepodobného stavu do pravdepodobnejšieho. Pravdepodobnejší je rovnovážny stav systému.

Pomocou konceptu entropie a nerovnosti R. Clausiusa, druhý termodynamický zákon možno formulovať ako zákon rastúcej entropie uzavretého systému v nezvratných procesoch:

akýkoľvek nezvratný proces v uzavretom systéme prebieha tak, že systém s väčšou pravdepodobnosťou prejde do stavu s vyššou entropiou, pričom maximum dosiahne v rovnovážnom stave. Alebo inak:

v procesoch prebiehajúcich v uzavretých systémoch entropia neklesá.

Treba poznamenať, že rozprávame sa len o uzavretých systémoch.

Takže druhý zákon termodynamiky je štatistický zákon. Vyjadruje nevyhnutné zákony chaotického pohybu Vysoké čísločastice, ktoré tvoria izolovaný systém. Štatistické metódy sú však použiteľné len v prípade obrovského množstva častíc v systéme. Pre malý počet častíc (5-10) tento prístup nie je použiteľný. Pravdepodobnosť, že všetky častice zostanú v jednej polovici objemu, sa v tomto prípade už nerovná nule, inak povedané, takáto udalosť sa môže realizovať.

Tepelná smrť vesmíru. R. Clausius, ktorý považoval vesmír za uzavretý systém a aplikoval naň druhý termodynamický zákon, všetko zredukoval na konštatovanie, že entropia vesmíru by mala dosiahnuť maximum. To znamená, že všetky formy pohybu sa musia zmeniť na tepelný pohyb, v dôsledku čoho sa teplota všetkých telies vo vesmíre časom vyrovná, nastane úplná tepelná rovnováha a všetky procesy sa jednoducho zastavia: tepelná smrť vesmíru príde.

Základná rovnica termodynamiky . Táto rovnica kombinuje vzorce prvého a druhého zákona termodynamiky:

d Q = dU + p dV, (3.9)

Rovnicu (3.9), ktorá vyjadruje druhý termodynamický zákon, dosadíme do rovnice (3.10):

.

Tak to je základná rovnica termodynamiky.

Na záver ešte raz poznamenávame, že ak prvý termodynamický zákon obsahuje energetickú bilanciu procesu, potom druhý zákon ukazuje jeho možný smer.

Tretí zákon termodynamiky

Ďalší zákon termodynamiky bol stanovený v procese štúdia zmeny entropie chemické reakcie v roku 1906 V. Nernst. Nesie meno Nernstova veta alebo tretí termodynamický zákon a súvisí so správaním sa tepelnej kapacity látok pri teplotách absolútnej nuly.

Nernstova veta uvádza, že keď sa blíži k absolútnej nule, entropia systému má tiež tendenciu k nule, bez ohľadu na to, aké hodnoty majú všetky ostatné parametre stavu systému:

.

Pretože entropia a teplotu T má tendenciu k nule, tepelná kapacita látky musí tiež smerovať k nule a rýchlejšie ako T. to znamená nedosiahnuteľnosť absolútnej nulovej teploty s konečným sledom termodynamických procesov, teda konečným počtom operácií – cyklov chladiaceho stroja (druhá formulácia tretieho termodynamického zákona).

skutočné plyny

Van der Waalsova rovnica

Zmena skupenstva riedkych plynov pri dostatočnej vysoké teploty A nízke tlaky popísané zákonmi ideálneho plynu. Keď sa však tlak zvyšuje a teplota skutočného plynu klesá, pozorujú sa významné odchýlky od týchto zákonov v dôsledku významných rozdielov medzi správaním skutočných plynov a správaním pripisovaným časticiam ideálneho plynu.

Stavová rovnica pre skutočné plyny by mala brať do úvahy:

konečná hodnota vnútorného objemu molekúl;

· Vzájomná príťažlivosť molekuly navzájom.

Na tento účel J. van der Waals navrhol zahrnúť do stavovej rovnice nie objem nádoby, ako v rovnici Clapeyron-Mendelejev ( pV = RT) a objem mólu plynu neobsadeného molekulami, teda hodnotu ( V m -b), Kde V m je molárny objem. Aby sa vzali do úvahy príťažlivé sily medzi molekulami, J. van der Waals zaviedol korekciu tlaku zahrnutého v stavovej rovnici.

Uskutočnením korekcií súvisiacich so zohľadnením vlastného objemu molekúl (odpudivých síl) a príťažlivých síl v Clapeyronovej-Mendelejevovej rovnici získame stavová rovnica pre skutočný mol plynu ako:

.

Toto van der Waalsova rovnica, v ktorom sú konštanty A A b mať iný význam pre rôzne plyny.

Laboratórne práce

§6 Entropia

Zvyčajne každý proces, v ktorom systém prechádza z jedného stavu do druhého, prebieha tak, že je nemožné vykonať tento proces v opačnom smere, aby systém prešiel rovnakými medzistavami bez akýchkoľvek zmien v okolitých telesách. Je to spôsobené tým, že časť energie sa v procese rozptýli, napríklad v dôsledku trenia, žiarenia atď. Takmer všetky procesy v prírode sú nezvratné. V každom procese sa stráca určitá energia. Na charakterizáciu disipácie energie sa zavádza pojem entropia. ( Hodnota entropie charakterizuje tepelný stav systému a určuje pravdepodobnosť realizácie tohto stavu tela. Čím pravdepodobnejší je daný stav, tým väčšia je entropia.) Všetky prirodzené procesy sprevádzané zvýšením entropie. Entropia zostáva konštantná iba v prípade idealizovaného reverzibilného procesu prebiehajúceho v uzavretom systéme, teda v systéme, v ktorom nedochádza k výmene energie s telesami mimo tohto systému.

Entropia a jej termodynamický význam:

Entropia- ide o takú funkciu stavu sústavy, ktorej nekonečne malá zmena pri reverzibilnom procese sa rovná pomeru nekonečne malého množstva tepla vneseného do tohto procesu k teplote, pri ktorej bolo zavedené.

V konečnom reverzibilnom procese možno zmenu entropie vypočítať pomocou vzorca:

kde sa integrál preberá z počiatočného stavu 1 systému do konečného stavu 2.

Keďže entropia je stavová funkcia, potom vlastnosť integráluje jeho nezávislosť od tvaru obrysu (dráhy), po ktorom sa počíta, preto je integrál určený len počiatočným a konečným stavom sústavy.

• V každom reverzibilnom procese zmeny je entropia 0

(1)

• Dokazuje to termodynamikaSnezvratný cyklus sa zvyšuje

Δ S> 0 (2)

Výrazy (1) a (2) platia len pre uzavreté systémy, ak si systém vymieňa teplo vonkajšie prostredie, potom jehoSmôže sa správať akýmkoľvek spôsobom.

Vzťahy (1) a (2) možno znázorniť ako Clausiovu nerovnosť

∆S ≥ 0

tie. entropia uzavretého systému sa môže buď zvýšiť (v prípade ireverzibilných procesov), alebo zostať konštantná (v prípade reverzibilných procesov).

Ak systém urobí rovnovážny prechod zo stavu 1 do stavu 2, potom sa zmení entropia

Kde dU A δAnapísané pre konkrétny proces. Podľa tohto vzorca je ΔSsa určuje až do aditívnej konštanty. Fyzický význam nemá entropia samotná, ale rozdiel entropií. Nájdime zmenu entropie v procesoch ideálneho plynu.

tie. zmeny entropieS Δ S 1→2 ideálneho plynu pri jeho prechode zo stavu 1 do stavu 2 nezávisí od typu procesu.

Pretože pre adiabatický proces δQ = 0, potom ∆ S= 0 => S= konšt , to znamená, že adiabatický reverzibilný proces prebieha pri konštantnej entropii. Preto sa nazýva izoentropický.

V izotermickom procese (T= konštanta; T 1 = T 2 : )

V izochorickom procese (V= konštanta; V 1 = V 2 ; )

Entropia má vlastnosť aditivity: entropia systému sa rovná súčtu entropií telies zahrnutých v systéme.S = S 1 + S 2 + S 3 + ... Kvalitatívny rozdiel medzi tepelným pohybom molekúl a inými formami pohybu je jeho náhodnosť, neusporiadanosť. Preto na charakterizáciu tepelného pohybu je potrebné zaviesť kvantitatívne meranie stupňa molekulárnej poruchy. Ak vezmeme do úvahy akýkoľvek daný makroskopický stav telesa s určitými priemernými hodnotami parametrov, potom je to niečo iné ako kontinuálna zmena blízkych mikrostavov, ktoré sa navzájom líšia distribúciou molekúl v rôzne časti objem a rozložená energia medzi molekulami. Počet týchto neustále sa meniacich mikrostavov charakterizuje stupeň poruchy makroskopického stavu celého systému,wsa nazýva termodynamická pravdepodobnosť daného mikrostavu. Termodynamická pravdepodobnosťwstavy systému je počet spôsobov, ktorými možno daný stav makroskopického systému realizovať, alebo počet mikrostavov, ktoré daný mikrostav implementujú (w≥ 1 a matematická pravdepodobnosť ≤ 1 ).

Dohodli sme sa, že ako mieru neočakávanosti udalosti vezmeme logaritmus jej pravdepodobnosti so znamienkom mínus: neočakávanosť stavu sa rovná =-

Podľa Boltzmanna entropiaSsystémy a termodynamická pravdepodobnosť spolu súvisia takto:

Kde - Boltzmannova konštanta (). Entropia je teda určená logaritmom počtu stavov, s ktorými je možné daný mikrostav realizovať. Entropiu možno považovať za mieru pravdepodobnosti stavu systému t/d. Boltzmannov vzorec nám umožňuje poskytnúť entropiu nasledujúcu štatistickú interpretáciu. Entropia je mierou neusporiadanosti systému. V skutočnosti, čím väčší je počet mikrostavov realizujúcich daný mikrostav, tým väčšia je entropia. V rovnovážnom stave systému – najpravdepodobnejší stav systému – je počet mikrostavov maximálny, pričom maximálna je aj entropia.

Pretože reálne procesy sú nezvratné, potom možno tvrdiť, že všetky procesy v uzavretom systéme vedú k zvýšeniu jeho entropie – princíp zvyšovania entropie. V štatistickej interpretácii entropie to znamená, že procesy v uzavretom systéme idú smerom k zvyšovaniu počtu mikrostavov, inými slovami, od menej pravdepodobných stavov k viac pravdepodobným, až kým sa pravdepodobnosť stavu nestane maximom.

§7 Druhý zákon termodynamiky

Prvý zákon termodynamiky, vyjadrujúci zákon zachovania energie a transformácie energie, neumožňuje určiť smer toku procesov t/d. Okrem toho si možno predstaviť súbor procesov, ktoré si neprotirečiajazačiatok m / d, v ktorých je energia uložená, ale v prírode sa nerealizujú. Možné formulácie druhého začiatku t/d:

1) zákon nárastu entropie uzavretého systému počas ireverzibilných procesov: akýkoľvek nezvratný proces v uzavretom systéme prebieha tak, že entropia systému sa zvyšuje ΔS≥ 0 (nevratný proces) 2) ΔS≥ 0 (S= 0 pre reverzibilné a ΔS≥ 0 pre nevratný proces)

V procesoch prebiehajúcich v uzavretom systéme entropia neklesá.

2) Z Boltzmannovho vzorca S = , preto nárast entropie znamená prechod systému z menej pravdepodobného stavu do pravdepodobnejšieho.

3) Podľa Kelvina: nie je možný kruhový proces, ktorého jediným výsledkom je premena tepla prijatého z ohrievača na jemu ekvivalentnú prácu.

4) Podľa Clausiusa: nie je možný kruhový proces, ktorého jediným výsledkom je prenos tepla z menej zohriateho telesa na viac zohriate.

Na opis systémov t/d pri 0 K sa používa Nernst-Planckova veta (tretí zákon t/d): entropia všetkých telies v rovnováhe má tendenciu k nule, keď sa teplota blíži k 0 K.

Z vety Nernst-Planck to nasledujeC p= C v = 0 pri 0 TO

§8 Tepelné a chladiace stroje.

Carnotov cyklus a jeho účinnosť

Z formulácie druhého zákona t/d podľa Kelvina vyplýva, že stroj na večný pohyb druhého druhu je nemožný. (Večný stroj je periodicky pracujúci motor, ktorý funguje tak, že chladí jeden zdroj tepla.)

Termostat- ide o systém t / d, ktorý dokáže vymieňať teplo s telesami bez zmeny teploty.

Princíp činnosti tepelného motora: z termostatu s teplotou T 1 - ohrievač, množstvo tepla sa odoberá za cyklusQ 1 a termostat s teplotou T 2 (T 2 < T 1) - chladnička, množstvo tepla odovzdaného za cyklusQ 2 , pri práci A = Q 1 - Q 2

Kruhový proces alebo cyklus je proces, pri ktorom sa systém po prechode sériou stavov vracia do pôvodného stavu. Na stavovom diagrame je cyklus znázornený uzavretou krivkou. Cyklus, ktorý ideálny plyn, možno rozdeliť na procesy expanzie (1-2) a kompresie (2-1), práca expanzie je pozitívna A 1-2 > 0, pretožeV 2 > V 1 , kompresná práca je negatívna A 1-2 < 0, т.к. V 2 < V 1 . Preto je práca vykonaná plynom na cyklus určená plochou pokrytou uzavretou krivkou 1-2-1. Ak sa v cykle vykonáva pozitívna práca (cyklus je v smere hodinových ručičiek), potom sa cyklus nazýva priamy, ak ide o spätný cyklus (cyklus prebieha proti smeru hodinových ručičiek).

priamy cyklus používané v tepelných motoroch - pravidelne pracujúce motory, ktoré vykonávajú prácu v dôsledku tepla prijatého zvonku. Reverzný cyklus sa používa v chladiacich strojoch - periodicky pracujúcich zariadeniach, v ktorých sa v dôsledku pôsobenia vonkajších síl teplo prenáša na teleso s vyššou teplotou.

V dôsledku kruhového procesu sa systém vráti do pôvodného stavu, a preto je celková zmena vnútornej energie nulová. PotomІ štart t/d pre kruhový proces

Q= Δ U+ A= A,

To znamená, že práca vykonaná na cyklus sa rovná množstvu tepla prijatého zvonku, ale

Q= Q 1 - Q 2

Q 1 - množstvo teplo prijaté systémom,

Q 2 - množstvo teplo vydávané systémom.

Tepelná účinnosť pre kruhový proces sa rovná pomeru práce vykonanej systémom k množstvu tepla dodaného do systému:

Pre η = 1 je podmienkaQ 2 = 0, t.j. tepelný stroj musí mať jeden zdroj teplaQ 1 , ale to je v rozpore s druhým zákonom t/d.

Opačný proces ako v tepelnom motore sa používa v chladiacom stroji.

Z termostatu s teplotou T 2 sa odoberá množstvo teplaQ 2 a prenáša sa do termostatu s teplotouT 1 , množstvo teplaQ 1 .

Q= Q 2 - Q 1 < 0, следовательно A< 0.

Bez práce nie je možné odobrať teplo z menej zohriateho telesa a odovzdať ho teplejšiemu.

Na základe druhého zákona t/d Carnot odvodil vetu.

Carnotova veta: všetkých periodicky pracujúcich tepelných motorov s rovnakými teplotami ohrievača ( T 1) a chladničky ( T 2), najvyššia účinnosť. majú reverzibilné stroje. K.P.D. reverzibilné stroje za rovnaké T 1 a T 2 sú rovnaké a nezávisia od povahy pracovnej tekutiny.

Pracovné telo je teleso, ktoré vykonáva kruhový proces a vymieňa si energiu s inými telesami.

Carnotov cyklus je najhospodárnejší reverzibilný cyklus, ktorý pozostáva z 2 izoterm a 2 adiabatov.

1-2-izotermická expanzia pri T 1 ohrievač; teplo sa dodáva do plynuQ 1 a práca je hotová

2-3 - adiabat. expanzia, plyn fungujeA 2-3 >0 cez vonkajšie telesá.

3-4 izotermická kompresia pri T 2 chladničky; teplo sa odoberáQ 2 a práca je hotová;

4-1-adiabatická kompresia, pracuje sa na plyne A 4-1 <0 внешними телами.

V izotermickom proceseU= konšt., tak Q 1 = A 12

1

S adiabatickou expanziouQ 2-3 = 0 a práca s plynom A 23 urobené s vnútornou energiou A 23 = - U

Množstvo teplaQ 2 , daný plynom do chladničky pri izotermickej kompresii sa rovná práci kompresie A 3-4

2

Práca adiabatickej kompresie

Práca sa vykonáva v kruhovom procese

A = A 12 + A 23 + A 34 + A 41 = Q 1 + A 23 - Q 2 - A 23 = Q 1 - Q 2

a rovná sa ploche krivky 1-2-3-4-1.

Tepelná účinnosť Carnotov cyklus

Z adiabatickej rovnice pre procesy 2-3 a 3-4 dostaneme

Potom

tie. efektívnosť Carnotov cyklus je určený iba teplotami ohrievača a chladiča. Na zvýšenie účinnosti je potrebné zvýšiť rozdiel T 1 - T 2 .

******************************************************* ******************************************************

Na obrázku vľavo: protest kresťanských konzervatívcov proti druhému zákonu termodynamiky. Nápisy na plagátoch: preškrtnuté slovo „entropia“; "Neprijímam základné princípy vedy a hlasujem."

DRUHÝ VZNIK TERMODYNAMICKÝCH A OTÁZOK TVORBY

Začiatkom roku 2000 sa skupina konzervatívnych kresťanov zhromaždila na schodoch Kapitolu (Kansas, USA), aby požadovala zrušenie základného vedeckého princípu - druhého zákona termodynamiky (pozri fotografiu vľavo). Dôvodom bolo ich presvedčenie, že tento fyzikálny zákon odporuje ich viere v Stvoriteľa, keďže predpovedá tepelnú smrť vesmíru. Hlásači povedali, že nechcú žiť vo svete smerujúcom k takejto budúcnosti a učiť to svoje deti. Vedený kampaňou proti druhému zákonu termodynamiky, nikto iný ako senátor za štát Kansas, ktorý verí, že tento zákon „ohrozuje chápanie vesmíru našimi deťmi ako sveta stvoreného dobrotivým a milujúcim Bohom“.

Paradoxne, v tých istých USA iný kresťanský smer – kreacionisti na čele s Duane Gishom, prezidentom Inštitútu pre výskum stvorenia – naopak druhý termodynamický zákon nielenže považujú za vedecký, ale horlivo naň apelujú, aby dokázal že svet stvoril Boh . Jedným z ich hlavných argumentov je, že život nemohol vzniknúť spontánne, keďže všetko naokolo je náchylné na spontánnu deštrukciu, nie stvorenie.

Vzhľadom na taký výrazný rozpor medzi týmito dvoma kresťanskými smermi vyvstáva prirodzená otázka – ktorý z nich má pravdu? A má niekto pravdu?

V tomto článku budeme uvažovať, kde je možné a kde nie je možné uplatniť druhý termodynamický zákon a ako súvisí s otázkami viery v Stvoriteľa.

AKÝ JE DRUHÝ VZNIK TERMODYNAMIKY

Termodynamika je oblasť fyziky, ktorá študuje vzťahy a premeny tepla a iných foriem energie. Je založená na niekoľkých základných princípoch, ktoré sa nazývajú princípy (niekedy zákony) termodynamiky. Medzi nimi je azda najznámejší druhý princíp.

Ak urobíme malý prehľad všetkých princípov termodynamiky, potom sú v skratke nasledovné: Prvý štart predstavuje zákon zachovania energie aplikovaný na termodynamické systémy. Jej podstatou je, že teplo je špeciálna forma energie a treba ju brať do úvahy v zákone zachovania a premeny energie. Druhý štart ukladá obmedzenia smeru termodynamických procesov, zakazuje samovoľný prenos tepla z menej zahrievaných telies na viac zahrievané. Z toho tiež vyplýva, že nie je možné premeniť teplo na prácu so 100% účinnosťou (straty pre životné prostredie sú nevyhnutné). To tiež znemožňuje vytvorenie perpetum mobile na jeho základe. Tretí štart uvádza, že je nemožné dostať teplotu akéhokoľvek fyzického tela na absolútnu nulu v konečnom čase, to znamená, že absolútna nula je nedosiahnuteľná. Nulový (alebo spoločný) štart niekedy nazývaný princíp, podľa ktorého izolovaný systém, bez ohľadu na počiatočný stav, nakoniec príde do stavu termodynamickej rovnováhy a nemôže sa z neho samostatne dostať. Termodynamická rovnováha je stav, v ktorom nedochádza k prenosu tepla z jednej časti systému do druhej. (Definícia izolovaného systému je uvedená nižšie.)

Druhý termodynamický zákon má okrem vyššie uvedeného aj ďalšie formulácie. Práve okolo jedného z nich sa točia všetky spory o stvorení, ktoré sme spomenuli. Táto formulácia súvisí s pojmom entropia, s ktorým sa budeme musieť zoznámiť.

Entropia(podľa jednej z definícií) je indikátorom neusporiadanosti alebo náhodnosti systému. Zjednodušene povedané, čím viac chaosu v systéme vládne, tým vyššia je jeho entropia. Pre termodynamické systémy platí, že entropia je tým vyššia, čím chaotickejší je pohyb hmotných častíc, ktoré systém tvoria (napríklad molekuly).

Postupom času si vedci uvedomili, že entropia je širší pojem a dá sa aplikovať nielen na termodynamické systémy. Vo všeobecnosti má každý systém určitú dávku chaosu, ktorý sa môže meniť – zvyšovať alebo znižovať. V tomto prípade je vhodné hovoriť o entropii. Tu je niekoľko príkladov:

· Pohár vody. Ak voda zamrzla a zmenila sa na ľad, potom sú jej molekuly spojené do kryštálovej mriežky. To zodpovedá väčšiemu poriadku (menšia entropia) ako stav, keď sa voda roztopila a molekuly sa náhodne pohybujú. Po roztavení si však voda stále zachováva určitý tvar - sklo, v ktorom sa nachádza. Ak sa voda odparí, molekuly sa pohybujú ešte intenzívnejšie a zaberajú celý objem, ktorý im je poskytnutý, pričom sa pohybujú ešte chaotickejšie. Entropia sa teda ešte viac zvyšuje.

· Slnečná sústava. Aj v nej možno pozorovať poriadok aj neporiadok. Planéty sa na svojich obežných dráhach pohybujú s takou presnosťou, že astronómovia dokážu predpovedať ich polohu v akomkoľvek danom čase tisícročia dopredu. V Slnečnej sústave je však niekoľko pásov asteroidov, ktoré sa pohybujú chaoticky – narážajú, lámu sa, niekedy padajú na iné planéty. Podľa predpokladov kozmológov bola spočiatku celá slnečná sústava (okrem samotného Slnka) vyplnená takými asteroidmi, z ktorých neskôr vznikli pevné planéty a tieto asteroidy sa pohybovali ešte chaotickejšie ako teraz. Ak je to pravda, potom bola entropia slnečnej sústavy (okrem samotného Slnka) pôvodne vyššia.

· Galaxia. Galaxia sa skladá z hviezd, ktoré sa pohybujú okolo jej stredu. Ale aj tu je istý neporiadok: hviezdy sa občas zrazia, zmenia smer pohybu a v dôsledku vzájomného ovplyvňovania ich dráh nie sú ich dráhy ideálne, menia sa trochu chaoticky. Takže v tomto systéme sa entropia nerovná nule.

· Detská izba. Pre tých, ktorí majú malé deti, je nárast entropie pomerne často pozorovaný na vlastné oči. Po upratovaní zavládne v byte relatívny poriadok. Avšak niekoľko hodín (a niekedy aj menej) jedného alebo dvoch detí, ktoré tam zostali v stave bdelosti, stačí na to, aby sa entropia tohto bytu výrazne zvýšila ...

Ak vás posledný príklad rozosmial, potom ste s najväčšou pravdepodobnosťou pochopili, čo je entropia.

Keď sa vrátime k druhému termodynamickému zákonu, pripomíname, že ako sme povedali, má inú formuláciu, ktorá súvisí s pojmom entropia. Znie to takto: entropia nemôže klesať v izolovanom systéme. Inými slovami, v žiadnom systéme, ktorý je úplne odrezaný od okolitého sveta, sa neporiadok nemôže spontánne znižovať: môže sa iba zvyšovať alebo v extrémnych prípadoch zostať na rovnakej úrovni.

Ak dáte kocku ľadu do teplej zamknutej miestnosti, po chvíli sa roztopí. Výsledná kaluž vody v tejto miestnosti sa však nikdy sama od seba nerozbije na ľadovú kocku. Otvorte tam fľašu s parfumom a vôňa sa rozšíri po celej miestnosti. Ale nič ho neprinúti vrátiť sa späť do fľaštičky. Zapáľte tam sviečku a tá dohorí, ale dym už nič nezmení na sviečku. Všetky tieto procesy sú smerované a nezvratné. Dôvod takejto nezvratnosti procesov prebiehajúcich nielen v tejto miestnosti, ale v celom vesmíre, spočíva práve v druhom termodynamickom zákone.

NA ČO SA VZŤAHUJE DRUHÝ VZNIK TERMODYNAMIE?

Tento zákon je však pri všetkej svojej zjavnej jednoduchosti jedným z najťažších a často nepochopených zákonov klasickej fyziky. Faktom je, že v jeho znení je jedno slovo, ktorému sa niekedy nevenuje dostatočná pozornosť – slovo „izolovaný“. Podľa druhého termodynamického zákona sa entropia (chaos) nemôže znižovať len v izolovaných sústavách. Toto je zákon. V iných systémoch to však už nie je zákon a entropia v nich sa môže zvýšiť alebo znížiť.

Čo je izolovaný systém? Pozrime sa, aké typy systémov z hľadiska termodynamiky vo všeobecnosti existujú:

· OTVORENÉ. Ide o systémy, ktoré si vymieňajú hmotu (a možno aj energiu) s vonkajším svetom. Príklad: auto (spotrebúva benzín, vzduch, vytvára teplo).

· ZATVORENÉ. Ide o systémy, ktoré si nevymieňajú hmotu s okolitým svetom, ale dokážu si s ním vymieňať energiu. Príklad: kozmická loď (utesnená, ale absorbuje slnečnú energiu pomocou solárnych panelov).

· Izolované (uzavreté). Sú to systémy, ktoré si nevymieňajú ani hmotu, ani energiu s vonkajším svetom. Príklad: termoska (uzavretá a uchováva teplo).

Ako sme uviedli, druhý termodynamický zákon platí len pre tretí z uvedených typov systémov.

Pre ilustráciu si pripomeňme systém pozostávajúci zo zamknutej teplej miestnosti a kusu ľadu, ktorý sa v nej roztopil. V ideálnom prípade to zodpovedalo izolovanému systému a jeho entropia sa v tomto prípade zvýšila. Teraz si však predstavme, že vonku je veľká zima a my sme otvorili okno. Systém sa otvoril: do miestnosti začal vstupovať studený vzduch, teplota v miestnosti klesla pod nulu a náš kus ľadu, ktorý sa predtým zmenil na mláku, opäť zamrzol.

V reálnom živote ani zamknutá miestnosť nie je izolovaný systém, pretože v skutočnosti prepúšťa teplo sklo a dokonca aj tehly. A teplo, ako sme uviedli vyššie, je tiež forma energie. Zamknutá miestnosť preto v skutočnosti nie je izolovaný, ale uzavretý systém. Aj keď pevne utesníme všetky okná a dvere, aj tak bude teplo postupne odchádzať z miestnosti, zamrzne a aj naša mláka sa zmení na ľad.

Ďalším podobným príkladom je mraziareň. Pokiaľ je mraznička vypnutá, jej teplota je rovnaká ako teplota v miestnosti. Ale akonáhle ho zapojíte do siete, začne chladnúť a entropia systému začne klesať. Je to možné, pretože takýto systém sa uzavrel, to znamená, že spotrebúva energiu z prostredia (v tomto prípade elektrickú).

Je pozoruhodné, že v prvom prípade (miestnosť s kúskom ľadu) systém odovzdával energiu do okolia a v druhom prípade (miestnosť s mrazničkou) ju naopak prijímal. Entropia oboch systémov sa však znížila. To znamená, že na to, aby druhý termodynamický zákon prestal pôsobiť ako nemenný zákon, vo všeobecnom prípade nie je dôležitý smer prenosu energie, ale samotná skutočnosť takéhoto prenosu medzi systémom a okolitý svet.

PRÍKLADY POKLESU ENTROPIE V NEŽIVEJ PRÍRODE. Vyššie uvedené príklady systémov vytvoril človek. Existujú príklady poklesu entropie v neživej prírode bez účasti mysle? Áno, koľko chcete.

	Snehové vločky. Počas ich vzniku sa náhodne sa pohybujúce molekuly vodnej pary spájajú do usporiadaného kryštálu. V tomto prípade dochádza k ochladzovaniu, to znamená k uvoľňovaniu energie do prostredia a atómy zaujímajú pre nich energeticky výhodnejšiu polohu. Kryštálová mriežka snehovej vločky zodpovedá väčšiemu rádu ako náhodne sa pohybujúce molekuly pary.
	Kryštály soli. Podobný proces možno pozorovať aj pri zážitkoch, ktoré si mnohí možno pamätajú zo školských čias. Šnúrka sa spustí do pohára s koncentrovaným soľným roztokom (napríklad kuchynská soľ alebo síran meďnatý) a čoskoro náhodne rozpustené molekuly soli vytvárajú nádherné bizarné postavy.
	Fulgurity. Fulgurit je útvar vytvorený z piesku, keď blesk zasiahne zem. Pri tomto procese dochádza k pohlcovaniu energie (elektrického prúdu blesku), čo má za následok roztavenie piesku, ktorý následne stuhne do celistvého útvaru, čo zodpovedá väčšiemu rádu ako náhodne rozsypaný piesok.
	Kačica na rybníku. Zvyčajne žaburinka rastúca na hladine jazierka, ak je jej dostatok, má tendenciu zaberať celú plochu jazierka. Skúste kačicu zatlačiť rukami a za minútu sa vráti na svoje miesto. Keď však fúka vietor (niekedy sotva postrehnuteľný), žaburinka sa hromadí v jednej časti jazierka a je tam v „stlačenom“ stave. V tomto prípade entropia klesá v dôsledku absorpcie veternej energie.
	Tvorba dusíkatých zlúčenín. Každý rok sa v atmosfére zemegule vyskytne asi 16 miliónov búrok, pri každej z nich dôjde k desiatkam a stovkám výbojov bleskov. Pri bleskoch tvoria jednoduché zložky atmosféry - dusík, kyslík a vlhkosť zložitejšie dusíkaté zlúčeniny potrebné pre rast rastlín. K poklesu entropie v tomto prípade dochádza v dôsledku absorpcie energie elektrických výbojov blesku.
	Butlerovova reakcia. Tento chemický proces je známy aj ako autokatalytická syntéza. V ňom komplexne štruktúrované molekuly cukru v určitom prostredí samé od seba rastú, čím geometrickým postupom vznikajú ich vlastné druhy. Je to spôsobené chemickými vlastnosťami takýchto molekúl. Usporiadanie chemickej štruktúry, a teda zníženie chaosu, v Butlerovovej reakcii tiež nastáva v dôsledku výmeny energie s prostredím.
	Sopky. Chaoticky sa pohybujúce molekuly magmy, ktoré vyrážajú na povrch, tuhnú do kryštálovej mriežky a vytvárajú sopečné hory a skaly zložitého tvaru. Ak považujeme magmu za termodynamický systém, jej entropia klesá v dôsledku uvoľňovania tepelnej energie do prostredia.
	Tvorba ozónu. Energeticky najpriaznivejší stav pre molekuly kyslíka je O 2 . Vplyvom tvrdého kozmického žiarenia sa však obrovské množstvo molekúl premení na ozón (O 3) a môžu v ňom zostať pomerne dlho. Tento proces pokračuje nepretržite po celý čas, keď je v zemskej atmosfére prítomný voľný kyslík.
	Diera v piesku. Každý vie, aká špinavá je naša voda v riekach: obsahuje odpadky a riasy a čo nie, a to všetko je zmiešané. Ale vedľa brehu je v piesku malá diera a voda sa do nej neleje, ale presakuje. Zároveň sa filtruje: rovnomerne znečistená voda sa delí na čistú a ešte viac špinavú. Entropia očividne klesá, a to sa deje v dôsledku gravitačnej sily, ktorá v dôsledku rozdielu hladín spôsobuje presakovanie vody z rieky do diery.
	Kaluže.Áno, áno, jednoduchá kaluž, ktorá zostala po daždi, tiež ukazuje, že entropia sa môže spontánne znižovať! Podľa druhého termodynamického zákona teplo nemôže samovoľne prechádzať z menej zahriatych telies na viac zahriate. Teplota vody v mláke je však dôsledne udržiavaná o niekoľko stupňov nižšia ako teplota pôdy a okolitého vzduchu (to si môžete overiť doma s tanierikom s vodou a teplomerom; činnosť vlhkomera, ktorý pozostáva z suchých a mokrých cibuľovín, je tiež založená na tomto princípe). prečo? Pretože kaluž sa vyparí, pričom rýchlejšie molekuly sa odtrhnú od jej povrchu a uniknú, kým tie pomalšie zostanú. Keďže teplota súvisí s rýchlosťou pohybu molekúl, ukazuje sa, že kaluž sa neustále ochladzuje vo vzťahu k teplejšiemu prostrediu. Mláka je teda otvorený systém, keďže si s okolím vymieňa nielen energiu, ale aj hmotu a procesy v nej idú zjavne opačným smerom, ako naznačuje druhý termodynamický zákon.

Ak ste šikovný a strávite trochu času, môžete si zapamätať a zapísať tisíce podobných príkladov. Je dôležité poznamenať, že v mnohých z vymenovaných prípadov nie je pokles entropie izolovanou nehodou, ale pravidelnosťou – tendencia k nemu je vlastná samotnej konštrukcii takýchto systémov. Takže sa to stane vždy, keď nastanú správne podmienky, a môže to trvať veľmi dlho – pokiaľ tieto podmienky existujú. Všetky tieto príklady nevyžadujú zložité mechanizmy, ktoré znižujú entropiu, ani zásah mysle.

Samozrejme, ak systém nie je izolovaný, potom nie je vôbec potrebné, aby v ňom entropia klesala. Skôr naopak, spontánne častejšie dochádza k nárastu entropie, teda k nárastu chaosu. V každom prípade sme zvyknutí na to, že každá vec ponechaná bez dozoru alebo starostlivosti sa spravidla kazí a stáva sa nepoužiteľnou a nezlepšuje sa. Dá sa dokonca povedať, že ide o určitú základnú vlastnosť materiálneho sveta – túžbu po spontánnej degradácii, všeobecnú tendenciu k zvyšovaniu entropie.

Táto podpoložka však ukázala, že tento všeobecný trend platí len v izolovaných systémoch. V iných systémoch nie je nárast entropie zákonom – všetko závisí od vlastností konkrétneho systému a podmienok, v ktorých sa nachádza. Druhý termodynamický zákon na ne nemožno aplikovať z definície. Aj keď sa v niektorých otvorených alebo uzavretých systémoch entropia zvyšuje, nejde o naplnenie druhého termodynamického zákona, ale len o prejav všeobecnej tendencie k zvyšovaniu entropie, charakteristickej pre hmotný svet ako celok, ale ďaleko od absolútneho.

DRUHÝ VZNIK TERMODYNAMIKY A NÁŠHO VESMÍRU

Keď sa nadšený pozorovateľ pozrie na hviezdnu oblohu, ako aj keď sa na ňu pozrie cez ďalekohľad skúsený astronóm, obaja môžu pozorovať nielen jej krásu, ale aj úžasný poriadok, ktorý v tomto makrokozme vládne.

Dá sa však tento príkaz použiť na dôkaz, že Boh stvoril vesmír? Bolo by správne použiť tento spôsob uvažovania: keďže vesmír neupadol do chaosu v súlade s druhým termodynamickým zákonom, dokazuje to, že je riadený Bohom?

Možno ste zvyknutí myslieť si, že áno. Ale v skutočnosti, na rozdiel od všeobecného presvedčenia, nie. Presnejšie, v súvislosti s tým je možné a potrebné použiť trochu iné dôkazy, nie však druhý termodynamický zákon.

Po prvé kým sa nepreukáže, že vesmír je izolovaný systém. Aj keď, samozrejme, nebol dokázaný opak, napriek tomu sa stále nedá jednoznačne tvrdiť, že sa naň dá všeobecne aplikovať druhý termodynamický zákon.

Ale povedzme, že izolácia Vesmíru ako systému sa preukáže v budúcnosti (to je celkom možné). Čo potom?

Po druhé, druhý termodynamický zákon nehovorí, čo presne bude vládnuť v konkrétnom systéme - poriadok alebo chaos. Druhý zákon hovorí, akým smerom sa tento poriadok alebo neporiadok zmení – v izolovanom systéme bude narastať chaos. A akým smerom sa mení poriadok vo vesmíre? Ak hovoríme o Vesmíre ako celku, tak v ňom narastá chaos (rovnako ako entropia). Tu je dôležité nezamieňať si Vesmír s jednotlivými hviezdami, galaxiami alebo ich kopami. Jednotlivé galaxie (ako naša vlastná Mliečna dráha) môžu byť veľmi stabilnými štruktúrami a zdá sa, že po mnoho miliónov rokov vôbec nedegradujú. Nie sú to však izolované systémy: neustále vyžarujú energiu (napríklad svetlo a teplo) do okolitého priestoru. Hviezdy zhoria a neustále vyžarujú hmotu („slnečný vietor“) do medzihviezdneho priestoru. Vďaka tomu vesmír prechádza nepretržitým procesom premeny štruktúrovanej hmoty hviezd a galaxií na chaoticky rozptýlenú energiu a plyn. A čo je to, ak nie zvýšenie entropie?

Tieto degradačné procesy, samozrejme, prebiehajú veľmi pomaly, takže sa zdá, že ich ani necítime. Ale ak by sme ich boli schopní pozorovať veľmi zrýchleným tempom – povedzme biliónkrát rýchlejšie, potom by sa nám pred očami odkryl veľmi dramatický obraz zrodu a zániku hviezd. Stojí za to pripomenúť, že prvá generácia hviezd, ktoré existovali od začiatku vesmíru, už zomrela. Podľa kozmológov sa naša planéta skladá z pozostatkov existencie a výbuchu kedysi vyhorenej hviezdy; v dôsledku takýchto výbuchov vznikajú všetky ťažké chemické prvky.

Ak teda vesmír považujeme za izolovaný systém, potom je v ňom ako celku splnený druhý termodynamický zákon, a to v minulosti aj dnes. Toto je jeden zo zákonov ustanovených Bohom, a preto vo Vesmíre funguje rovnako ako iné fyzikálne zákony.

Napriek tomu, čo bolo povedané vyššie, je vo vesmíre veľa prekvapivých vecí spojených s poriadkom, ktorý v ňom vládne, len to nie je spôsobené druhým termodynamickým zákonom, ale inými dôvodmi.

Takže v časopise "Newsweek" (vydanie z 11.09.98) sa uvažovalo o tom, k akým záverom nás tieto objavy vedú v súvislosti s vytvorením vesmíru. Uvádzalo sa v ňom, že fakty „svedčia o pôvode energie a pohybu ex nihilo, teda z ničoho, kolosálnym výbuchom svetla a energie, čo skôr zodpovedá opisu [biblickej knihy] Genezis“. Venujte pozornosť tomu, ako magazín Newsweek vysvetlil podobnosť zrodu vesmíru s biblickým popisom tejto udalosti.

Časopis píše: „Uvoľnené sily boli – a stále sú – úžasne (úžasne?) vyvážené: ak by bol Veľký tresk o niečo menej silný, rozpínanie vesmíru by bolo pomalšie a čoskoro (o niekoľko miliónov rokov alebo o pár minút – v každom prípade čoskoro ) by proces zvrátil a nastal by kolaps. Ak by bol výbuch o niečo silnejší, vesmír by sa mohol zmeniť na príliš riedku „tekutú polievku“ a vznik hviezd by bol nemožný. Šance na našu existenciu boli doslova astronomicky malé. Pomer hmoty a energie k objemu priestoru pri Veľkom tresku mal zostať v rámci jedného kvadrilióna percenta ideálneho pomeru.

Newsweek naznačil, že existuje Niekto, kto ovládal stvorenie Vesmíru, kto vedel: „odstráňte čo i len jeden stupeň (ako bolo spomenuté vyššie, hranica chyby bola jedna kvadrilióntina percenta), ... a výsledkom by nebola len disharmónia. , ale večná entropia a ľad.

Astrofyzik Alan Lightman uznal: "Skutočnosť, že vesmír bol vytvorený takým vysoko organizovaným spôsobom, je [pre vedcov] záhadou." Dodal, že "každá kozmologická teória, ktorá tvrdí, že je úspešná, bude musieť nakoniec vysvetliť túto záhadu entropie": prečo vesmír neupadol do chaosu. Je zrejmé, že taká nízka pravdepodobnosť správneho vývoja udalostí nemohla byť náhoda. (Citované v Prebuďte sa!, vydanie z 22. júna 99, s. 7.)

DRUHÝ VZNIK TERMODYNAMIKY A VZNIK ŽIVOTA

Ako bolo uvedené vyššie, medzi kreacionistami sú populárne teórie, že druhý termodynamický zákon dokazuje nemožnosť spontánneho vzniku života z neživej hmoty. Ešte koncom 70. a začiatkom 80. rokov vydal Inštitút pre výskum stvorenia knihu na túto tému a dokonca sa pokúsil o tejto otázke korešpondovať s Akadémiou vied ZSSR (korešpondencia bola neúspešná).

Ako sme však videli vyššie, druhý termodynamický zákon funguje iba v izolovaných systémoch. Zem však nie je izolovaná sústava, keďže energiu zo Slnka neustále prijíma a naopak dáva do vesmíru. A živý organizmus (aj napríklad živá bunka) sa navyše vymieňa s prostredím a hmotou. Preto sa druhý termodynamický zákon na túto problematiku z definície nevzťahuje.

Vyššie bolo spomenuté aj to, že materiálny svet má určitú všeobecnú tendenciu k nárastu entropie, vďaka čomu sa veci častejšie ničia a upadajú do chaosu, ako vznikajú. Ako sme však uviedli, nejde o zákon. Navyše, ak sa odtrhneme od nám známeho makrokozmu a ponoríme sa do mikrokozmu - sveta atómov a molekúl (konkrétne z neho, ako sa predpokladá, že život začal), uvidíme, že je veľa ľahšie zvrátiť procesy zvyšovania entropie v ňom. Niekedy v nej stačí jeden slepý, nekontrolovaný náraz, aby sa entropia systému začala znižovať. Naša planéta je určite plná príkladov takýchto vplyvov: slnečné žiarenie v atmosfére, sopečné teplo na dne oceánu, vietor na povrchu zeme atď. A v dôsledku nich už mnohé procesy prúdia opačným, pre nich „nepriaznivým“ smerom, alebo sa pre nich opačný smer stáva „priaznivým“ (pozri príklady vyššie v podnadpise „Príklady znižovania entropie v neživej prírode“). Preto ani naša všeobecná tendencia zvyšovať entropiu nemôže byť aplikovaná na vznik života ako absolútne pravidlo: existuje príliš veľa výnimiek.

Vyššie uvedené samozrejme neznamená, že keďže druhý termodynamický zákon nezakazuje samovoľnú tvorbu života, potom život mohol vzniknúť sám od seba. Existuje mnoho ďalších vecí, ktoré robia takýto proces nemožným alebo krajne nepravdepodobným, ale už nesúvisia s termodynamikou a jej druhým zákonom.

Vedcom sa napríklad v umelých podmienkach podarilo získať niekoľko druhov aminokyselín napodobením očakávaných podmienok primárnej atmosféry Zeme. Aminokyseliny sú akýmsi stavebným kameňom života: v živých organizmoch sa z nich budujú bielkoviny (proteíny). Proteíny potrebné pre život sa však skladajú zo stoviek a niekedy aj tisícok aminokyselín, ktoré sú spojené v prísnom poradí a uložené špeciálnym spôsobom v špeciálnej forme (pozri obrázok vpravo). Ak prepojíte aminokyseliny v náhodnom poradí, potom pravdepodobnosť vytvorenia len jedného relatívne jednoduchého funkčného proteínu bude zanedbateľná – taká malá, že k tejto udalosti nikdy nedôjde. Pripustiť ich náhodný výskyt je asi to isté, ako nájsť v horách niekoľko tehlových kameňov, tvrdiť, že neďaleko stojaci kamenný dom vznikol náhodne z tých istých kameňov pod vplyvom prírodných procesov.

Na druhej strane, na existenciu života samotné proteíny tiež nestačia: sú potrebné nemenej zložité molekuly DNA a RNA, ktorých náhodný výskyt je tiež neuveriteľný. DNA je v podstate obrovská zásobáreň štruktúrovaných informácií, ktoré sú potrebné na tvorbu bielkovín. Slúži jej celý komplex proteínov a RNA, pričom tieto informácie kopíruje a opravuje a používa ich „na výrobné účely“. Toto všetko je jediný systém, ktorého jednotlivé komponenty nedávajú žiadny zmysel a žiadny z nich z neho nemožno odstrániť. Stačí len začať hlbšie prenikať do štruktúry tohto systému a princípov jeho fungovania, aby sme pochopili, že na jeho vytvorení pracoval Brilantný dizajnér.

DRUHÝ VZNIK TERMODYNAMIKY A VIERA V STVORITEĽA

Je druhý zákon termodynamiky zlučiteľný s vierou v Stvoriteľa vo všeobecnosti? Nielen tým, že existuje, ale aj tým, že stvoril Vesmír a život na Zemi (1. Mojžišova 1:1–27; Zjavenie 4:11); že sľúbil, že zem bude existovať navždy (Žalm 103:5), čo znamená, že Slnko aj Vesmír budú v tej či onej podobe večné; že ľudia budú žiť navždy v nebi na zemi a nikdy nezomrú (Žalm 36:29; Matúš 25:46; Zjavenie 21:3, 4)?

Pokojne môžeme povedať, že viera v druhý termodynamický zákon je plne zlučiteľná s vierou v Stvoriteľa a jeho zasľúbenia. A dôvod spočíva v samotnom formulovaní tohto zákona: "v izolovanom systéme nemôže entropia klesať." Akýkoľvek izolovaný systém zostáva izolovaný len dovtedy, kým nikto nezasahuje do jeho práce, vrátane Stvoriteľa. No akonáhle zasiahne a pošle doň časť svojej nevyčerpateľnej sily, systém prestane byť izolovaný a prestane v ňom pôsobiť druhý termodynamický zákon. To isté možno povedať o všeobecnejšej tendencii k zvyšovaniu entropie, o ktorej sme hovorili vyššie. Áno, je zrejmé, že takmer všetko, čo okolo nás existuje – od atómov až po vesmír – má časom tendenciu k deštrukcii a degradácii. Ale Stvoriteľ má potrebnú silu a múdrosť, aby zastavil akékoľvek degradačné procesy a dokonca ich zvrátil, keď to považuje za potrebné.

Aké procesy ľudia bežne prezentujú ako procesy, ktoré znemožňujú večný život?

· O pár miliárd rokov slnko zhasne. To by sa stalo, keby Stvoriteľ nikdy nezasahoval do jeho diela. Je však Stvoriteľom vesmíru a má kolosálnu energiu, dostatočnú na to, aby Slnko pálilo navždy. Napríklad míňaním energie môže zvrátiť jadrové reakcie prebiehajúce na Slnku, ako keby ho naplnil palivom na niekoľko miliárd rokov, a tiež doplniť objemy hmoty, ktoré Slnko stráca vo forme slnečného vetra.

· Skôr či neskôr sa Zem zrazí s asteroidom alebo čiernou dierou. Bez ohľadu na to, aká malá je pravdepodobnosť toho, existuje, a preto by sa to v priebehu večnosti určite splnilo. Boh však môže pomocou svojej sily vopred ochrániť Zem pred akoukoľvek škodou, jednoducho zabrániť takýmto nebezpečným objektom priblížiť sa k našej planéte.

· Mesiac odletí zo zeme a zem sa stane neobývateľnou. Mesiac stabilizuje sklon zemskej osi, vďaka čomu sa klíma na ňom udržiava viac-menej konštantná. Mesiac sa postupne vzďaľuje od Zeme, kvôli čomu by sa v budúcnosti mohol zmeniť sklon osi a klíma sa stať neznesiteľnou. Ale Boh má, samozrejme, potrebnú moc, aby zabránil takýmto katastrofálnym zmenám a udržal Mesiac na svojej obežnej dráhe tam, kde to uzná za vhodné.

Niet pochýb o tom, že veci v hmotnom svete sú náchylné na starnutie, degradáciu a ničenie. Musíme si však uvedomiť, že sám Boh stvoril svet týmto spôsobom. A tak to bolo súčasťou jeho plánu. Svet nebol navrhnutý tak, aby existoval navždy bez Boha. Naopak, bolo stvorené, aby existovalo večne pod Božou kontrolou. A keďže Boh mal múdrosť aj moc na stvorenie sveta, nemáme dôvod pochybovať o tom, že má rovnakú moc a múdrosť starať sa o svoje stvorenie navždy, pričom všetko v ňom drží pod svojou kontrolou.

Nasledujúce biblické verše nás uisťujú, že Slnko, Mesiac, Zem a ľudia budú existovať navždy:
· « Budú sa ťa báť, kým bude existovať slnko a mesiac – z generácie na generáciu» (Žalm 72:5)
· « [Zem] sa nebude triasť navždy, navždy» (Žalm 103:5)
· « Spravodliví zdedia zem a budú na nej žiť naveky» (Žalm 37:29)

Preto nám nič nebráni súčasne veriť v druhý termodynamický zákon a považovať ho za správny vedecký princíp a zároveň byť hlboko veriacimi ľuďmi a čakať na splnenie všetkých Božích zasľúbení zaznamenaných v Biblii.

POUŽÍVAJTE ČESTNÉ ARGUMENTY

Ak ste teda veriaci, ku ktorej z náboženských skupín spomenutých na začiatku článku by ste pridali svoj hlas? Účastníkom vyššie opísanej demonštrácie kresťanských konzervatívcov požadujúcich zrušenie druhého termodynamického zákona? Alebo kreacionistom, ktorí používajú tento zákon ako dôkaz stvorenia života Bohom? Nie som za nikoho.

Väčšina veriacich má tendenciu obhajovať svoju vieru tak či onak a niektorí na to využívajú údaje vedy, ktoré do značnej miery potvrdzujú existenciu Stvoriteľa. Je však dôležité, aby sme si zapamätali jednu vážnu biblickú zásadu: „my...chceme byť vo všetkom čestní“ (Hebr 13:18). Preto by, samozrejme, bolo nesprávne používať akékoľvek nesprávne argumenty na dôkaz existencie Boha.

Ako sme videli z tohto článku, druhý termodynamický zákon nemožno použiť ako dôkaz existencie Boha, rovnako ako existencia alebo neexistencia Boha nedokazuje ani nevyvracia druhý termodynamický zákon. Druhý zákon jednoducho priamo nesúvisí s otázkou existencie Stvoriteľa, ako aj s veľkou väčšinou iných fyzikálnych zákonov (napríklad zákon univerzálnej gravitácie, zákon zachovania hybnosti, Archimedov zákon, zákon o existencii Stvoriteľa). alebo všetky ostatné princípy termodynamiky).

Božie stvorenia nám poskytujú veľké množstvo presvedčivých dôkazov, ako aj nepriamych dôkazov o existencii Stvoriteľa. Preto, ak sa niektorý z výrokov, ktoré sme predtým použili ako dôkaz, ukázal ako nesprávny, nemali by ste sa báť ho odmietnuť, aby ste na obranu svojej viery použili iba čestné argumenty.

Vyjadrenie zákona zachovania a transformácie energie neumožňuje určiť smer toku termodynamických procesov. Okrem toho si možno predstaviť mnoho procesov, ktoré nie sú v rozpore s prvým zákonom, v ktorom sa šetrí energia, ale v prírode sa neuskutočňujú. Vznik druhého termodynamického zákona – potreba odpovedať na otázku, ktoré procesy sú v prírode možné a ktoré nie – určuje smer, ktorým sa procesy vyvíjajú.

Použitím pojmu entropia a Clausiovej nerovnosti, druhý termodynamický zákon možno formulovať ako zákon nárastu entropie uzavretého systému počas ireverzibilných procesov: akýkoľvek nezvratný dej v uzavretom systéme prebieha tak, že entropia systému narastá.

Môžeme poskytnúť stručnejšiu formuláciu druhého termodynamického zákona:

V procesoch prebiehajúcich v uzavretom systéme entropia neklesá. Tu je podstatné, že hovoríme o uzavretých systémoch, keďže v otvorených systémoch sa môže entropia správať akýmkoľvek spôsobom (klesať, zvyšovať, zostať konštantná). Okrem toho ešte raz poznamenávame, že entropia zostáva konštantná v uzavretom systéme iba pre reverzibilné procesy. Pri nezvratných procesoch v uzavretom systéme sa entropia vždy zvyšuje.

Boltzmannov vzorec umožňuje vysvetliť nárast entropie v uzavretom systéme, ktorý predpokladá druhý zákon termodynamiky počas nezvratných procesov: zvýšenie entropie znamená prechod systému od menej pravdepodobného po viac pravdepodobnéštátov. Boltzmannov vzorec nám teda umožňuje poskytnúť štatistickú interpretáciu druhého termodynamického zákona. Keďže ide o štatistický zákon, opisuje zákonitosti chaotického pohybu veľkého počtu častíc, ktoré tvoria uzavretý systém.

Uveďme ešte dve formulácie druhého termodynamického zákona:

1) podľa Kelvina: je nemožný kruhový proces, ktorého jediným výsledkom je premena tepla prijatého z ohrievača na jemu ekvivalentnú prácu;

2) podľa Clausiusa : je nemožný kruhový proces, ktorého jediným výsledkom je prenos tepla z menej zahriateho telesa na viac zahriate.

Je celkom jednoduché dokázať (necháme na čitateľa) rovnocennosť formulácií Kelvina a Clausia. Okrem toho sa ukazuje, že ak sa imaginárny proces uskutočňuje v uzavretom systéme, čo je v rozpore s druhým termodynamickým zákonom vo formulácii Clausiusa, potom je sprevádzaný poklesom entropie. To dokazuje aj ekvivalenciu Clausiovej (a následne Kelvinovej) formulácie a štatistickej formulácie, podľa ktorej entropia uzavretého systému nemôže klesať.

V polovici XIX storočia. vznikol problém takzvanej tepelnej smrti vesmíru . Clausius, ktorý považoval vesmír za uzavretý systém a aplikoval naň druhý termodynamický zákon, zredukoval jeho obsah na konštatovanie, že entropia vesmíru musí dosiahnuť maximum. To znamená, že časom sa všetky formy pohybu musia zmeniť na termické.

Prenos tepla z horúcich telies na studené povedie k tomu, že sa teplota všetkých telies vo Vesmíre vyrovná, t.j. príde úplná tepelná rovnováha a všetky procesy vo Vesmíre sa zastavia – príde tepelná smrť Vesmíru. Chybný záver o tepelnej smrti spočíva v tom, že nemá zmysel aplikovať druhý termodynamický zákon na neuzavreté systémy, napríklad na taký neobmedzený a nekonečne sa rozvíjajúci systém, akým je vesmír. Na nejednotnosť záveru o tepelnej smrti poukázal aj F. Engels vo svojom diele „Dialektika prírody“.

Prvé dva zákony termodynamiky poskytujú nedostatočné informácie o správaní termodynamických systémov pri nule Kelvina. Dopĺňajú sa Tretí zákon termodynamiky, alebo Nernstova veta(V. F. G. Nernst (1864-1941) – nemecký fyzik a fyzikochemik) - Plank: entropia všetkých telies v rovnováhe má tendenciu k nule, keď sa teplota blíži k nule Kelvinov:

Keďže entropia je definovaná až do aditívnej konštanty, je vhodné brať túto konštantu rovnú nule (všimnite si však, že ide o svojvoľný predpoklad, pretože entropia je svojou podstatou subjektov vždy stanovená až do aditívnej konštanty). Z Nernst-Planckovej vety vyplýva, že tepelné kapacity C str A ŽIVOTOPIS pri 0K sú nulové.