Page 168 - 442

G – непродуктивна частина внутрішньої енергії, яка не
перетворюється на роботу і називається зв’язаною енергією.
У міру виконання системою роботи її вільна енергія
зменшується, і, очевидно, чим більше система містить у собі
вільної енергії, тим більшу роботу вона може виконувати.
Характеристикою зв’язаної енергії є ентропія S (від грец.
en – всередину, trope – звертати).
Щоб охарактеризувати ентропію, розглянемо приклад.
Є посудина, яка поділена перегородкою. В одній частині
посудини є газ, а в другій – вакуум (стан І). Якщо перегородку
прибрати, газ буде дифундувати у вакуум, його молекули
рівномірно розподіляться по всьому об’єму посудини
(стан ІІ). Відбувся самовільний (спонтанний) процес
розподілу молекул по всьому об’єму системи. Зворотній
процес самочинного стискання газу – неможливий.
Розглянуте явище розширення газу вказує на
направленість процесу до найбільш ймовірного стану, тобто
до стану, якому відповідає максимальна безладність розподілу
частинок. При цьому енергія, маса і загальний об’єм системи
залишилися сталими, а змінився лише ступінь безладності: в
стані 1 система мала більший ступінь порядку, бо
концентрація газу вища, міжмолекулярні віддалі меші, отже, й
міжмолекулярні зв’язки сильніші, що зумовлює більшу
фіксованість молекул відносно одна одної.
Для оцінки ступеня безладності системи вводять
функцію стану системи, яку називають ентропією.
Це поняття прийшло в науку з теорії теплових машин,
тепер воно повністю переосмислено статистичною фізикою і
вводиться як міра невпорядкованості систем, що складаються
з великої кількості частинок. У такому вигляді воно набуло
великого значення для хімічних і біологічних процесів.
Вводячи 1865 році поняття ентропії, Р. Клаузіус мав на
увазі дослідити функцію стану, зміна якої показуватиме
напрям фізичних і хімічних процесів в ізольованих системах.
Щоб розкрити зміст цієї функції скористаємось статистичним
підходом Л.Больцмана і М.Смолуховського.
Уявимо велику сукупність чатинок. Макростан такої
системи можна описати, використавши такі функції стану, як
температура, тиск, об’єм. Цю саму систему можна описати
також через миттєві характеристики кожної частинки системи,