Entropy

Мікро- і макростани

Ентропія — функція стану, що в статистичній фізиці пов’язана з кількістю мікроскопічних станів, сумісних з макроскопічним станом, і з розподілом енергії. Формула S=k_B lnΩ і термодинамічне dS=δQ_rev/T показують, чому зводити ентропію лише до слова “безлад” неточно.

Тиск і температура не задають точні позиції та імпульси всіх частинок. Величезна кількість мікроконфігурацій може відповідати тим самим макропараметрам. Стан з більшим Ω статистично набагато типовішій.

Для ізольованої системи ΔS_total≥0. У реальному необоротному процесі ентропія утворюється; у ідеальному оборотному граничному процесі сумарна зміна ізольованого “система+оточення” може дорівнювати нулю.

Коли теплота самочинно переходить від гарячого тіла до холодного, ентропійний приріст холодного перевищує втрату гарячого, тому ΔS_total>0. Енергія при цьому зберігається — другий закон додає напрям процесу.

Вільне розширення ідеального газу у вакуумі може мати Q=0 і ΔU=0, але ΔS>0, бо частинкам доступно більше просторових мікростанів. Це яскраво відділяє ентропію від простої “кількості тепла”.