“Це ніхто не знає, синку,

внутрішньої енергії

навіщо вирощувати ентру-пію ".

Кажуть старі студенти

Каталін Мартінс розмістила дуже цікаве запитання на веб-сайті групи термодинаміки ELFT для цілей обговорення: хто не розуміє термотеорію і чому? Я використовую термін "термотеорія", оскільки термін "термодинаміка" зараз певною мірою означає обмеження. З точки зору сучасних чарівних формалізмів, він представляє лише класичне, але добре зрозуміле формулювання. Відповідно до мого власного художнього менталітету, "теорія" повинна бути основою розрахунків, а не якоюсь математичною оцінкою високого рівня у світі можливостей (які дуже різноманітні). Звичайно, формалізми, спрямовані на перегляд і, певною мірою, на пояснення, мають свою легітимність, але це також правда, що з часом вони стають хиткими. За формалізмом завжди повинна бути модель, яка фіксує знання, абстраговані від досвіду, найбільш ілюстративно.

Я щиро вітаю мозковий штурм Мартіна, тим більше, що він наближається до "інженерного" підходу, представленого мною, який завжди прагне до простих формулювань. Таким чином, я відчуваю, що вихователь говорить переважно від нього, його пояснення шкіри ґрунтуються на результатах досліджень. Я тут, тепер з освітньої точки зору, підійшов до цієї теми. Як буде видно нижче, дослідження починається з феноменологічного макродосвіду, і звідти теорія досягає пояснення, заснованого на мікро явищах. В освіті (принаймні на вищому рівні) доцільно дотримуватися зворотного порядку, необхідно будувати з відомих елементів. Потрібно відштовхуватися від досить детальної, ілюстративної моделі та спиратися на її елементи, одночасно формуючи набір понять.

В рамках пояснення розгортається історія класичної частини термотеорії. Урок полягає в тому, чому перемогло те чи інше сприйняття. Термодинаміка типу Кельвіна досягла температури. На той час ефективність перетворення енергії ще не була міцно встановлена. Як тільки еквіваленти були встановлені, у розпалі роботи передбачалася повна ефективність: на щастя, це діє і сьогодні. "Хороші" втрати (тертя від удару тощо) були незначними тощо. (Одиницю вимірювання калорій на основі тепла в даний час ліквідовано, вигравши робочий Джоуль як одиницю виміру.) Зворотний процес, перетворення тепла в роботу, став серйозною проблемою. У зв’язку з теоремою Карно про ефективність (сьогоднішній підхід: геніальна клітина) та подальшим визначенням Клаузіуса ентрупії, я намагаюся погодитися зі своєю думкою.

Перш за все, потрібно викласти деякі факти. За часів Карно енергозбереження (ультрасучасний енергетичний вміст, сучасна внутрішня енергія, яка не є «вмістом тепла») ще не було відомо, тому йому довелося працювати з транспортом (тепло і робота). (Це в концепції Мартіна "енергія".) Сучасне пояснення фактора Карно здається простим у значенні ілюстративного "вмісту теплової енергії": поки в організмі є температура, теплова (внутрішня) енергія повинна залишатися в це. З цього не можна зробити висновку, згідно з математичним прийомом (розширенням) Клавзій вважається ним керованим, згідно з формалізмом dQ = T * (dQ/T) = T * dS. Через десять років він підніс свою гіпотезу до рангу закону: здається, йому було важко увійти в «свідому» суспільну свідомість. (Спочатку він у це не вірив?) Що в цьому незрозуміле? Термодинаміка є чудовим сховищем для прихованих істин?

По-перше, існує різниця між використанням континууму (концепція безперервності) та дисконтинууму (атомістична концепція). Хоча Клавзій працював над теорією кінетичного газу, він не використовував її в тепловій теорії. Більцман висловив це з цього приводу. "Енергетики" (!) Також багато чого зрозуміли. Нарешті, Гіббс сформулював сьогоднішні (а також безперервні) "фундаментальні" рівняння, і знову Больцман сформулював статистичну (тобто атомістичну) теорію ентропії. Саме тоді остаточно перемогла сучасна атомістична (але ще не квантова) концепція. «Терморух» також базувався б на кінетичному рівнянні Больцмана, якби воно не було таким складним (навіть сьогодні!). Зрештою, є щось у теорії парадигми! Матеріал - це структурно весь розрив! Його опис із неперервними функціями є лише «першим» підходом. Цікаво, що нерівноважний стан передач переходить у стан рівноваги (саморелаксація), коли спотворення розподілу Больцмана є “малим”, хоча підручники навряд чи цим займаються. Сьогодні ми вже знаємо, що без статистичної механіки термодинаміку неможливо зрозуміти по-справжньому, щонайбільше ми можемо навчитися робити це в деяких випадках.

По-друге, підвищується різниця між мікро- та макропоглядами. Це тягне за собою однорідні та неоднорідні маркери, які відіграють дуже важливу роль у розумінні. Мікросвіт завжди неоднорідний. Завдяки кінетиці ъn. відбуваються коливання. Ці середні значення є макрохарактеристиками. Існує також неоднорідність на макрорівні, це частіше називають показником "нерівноважності". Чому? Навіть в однорідному тілі на макрорівні існує лише «динамічна рівновага», статика абстрактна. Також є новий термін: «незворотність». Це характеристика «природних» процесів. У природному процесі неоднорідність зменшується. У наш час неоднорідність по суті створюється в мікрофлуктуаціях, тоді як ми говоримо, що ми можемо лише штучно створити неоднорідність. За статистикою, його ймовірність дуже мала: (це в іншому називають чудовим). Він за своєю суттю коливається через високу ймовірність. Коли закінчується неоднорідність? Сьогодні це велика проблема для космогоній. Тут ми маємо справу лише з рукотворною (філософськи: «вдруге» створеною) неоднорідністю?.

Неоднорідність є макрогеометричним, матеріально-структурним поняттям, але розподіл енергії в мікрочастинках на частинках абсолютно неоднорідний, в основному відповідно до експоненціальних факторів Больцмана. Однак це в термотеорії n. розподіл рівноваги! Температура - параметр: її ідентичність - умова. Однак у негативному діапазоні ми маємо справу з нерівним станом (збудженим станом), коли говоримо про “зворотний розподіл” (наприклад, у добре відомого лазера). «Обернений» прикметник також посилається на той факт, що у визначенні температури Гіббса зменшення ентропії протилежне збільшенню енергії. Зворотний розподіл нерівномірний, система намагається вийти з нього. Чому? Тому що це не врівноважується з “навколишнім середовищем”. Терміни "рівновага" та "однорідність", очевидно, не завжди є синонімами.

Існує два поняття: „система” та „середовище”. Я не проти їх використання, хоча вони дуже поширені в науковій мові (або просто знову стають модними). Швидше, ми повинні говорити про тіла, їх однорідність тощо в різних відношеннях. Якщо ми вже використовуємо слово "система", то вважаємо це "набором", підмножини якого ми говоримо. Це і математично правильно, і просто. Неоднорідність та ін. також можуть бути добре зрозумілі, рівномірно в будь-якому порядку величини. Навколишнє середовище повинно мати найнереальнішу поведінку (наприклад, ізотермічна теплова баня). Відповідає математичній умові, але не може бути простежено емпірично.

Після цього поняття та роль ентропії незрозумілі. Визначення Клавсія також є. Що ми маємо на увазі під «ізотермічним теплообміном»? Якщо говорити про циркуляцію енергії, нехай вона йде, але всі дізнаються, що тепло тече під впливом різниці температур. Це правильно! Формула Клаузіуса є математичною процедурою (фокусом): ми обчислюємо енергетичний потік за температурою, таким чином визначаючи характеристику (канонічно). На жаль, сьогодні ми також не говоримо про вміст тепла. Змішування та перекриття понять (здебільшого завдяки звичайному використанню!) - основа незрозумілості. Пояснення Больцмана є чітким: необхідно враховувати можливості укладання частинок. Це цілком зрозуміло. Вам доведеться повернутися до будівельних елементів, буде зрозуміло, що ми робимо. Статистичне сприйняття можна зрозуміти.

Теорія Гіббса працює повна показників стану (статики). Зміна внутрішньої енергії пояснюється не теплом та роботою, а механічною, тепловою та хімічною циркуляцією енергії. Незалежні показники стану: об’єм, ентропія, кількість частинок. Ентропія тут вже є матеріальною структурною особливістю! Спочатку його ідея взагалі не була зрозумілою, можливо, взагалі: але сьогодні його рівняння все ще називають «фундаментальними». Врешті-решт, ми пробили тут. Не потрібно перетворювати зміну внутрішньої енергії на тепло. Тільки ъn. У випадку з "вільною енергією" (логічно точніше: функція Гельмгольца) це необхідно, але тоді це не тіло, а система (ансамбль "тіло плюс середовище"). Це тоді, коли звичайні термодинаміки починають ставати незрозумілими, оскільки вони є сумішшю понять «тіло» та «система = тіло + середовище». Математичні перетворення, які сприяють формалізмам (в даному випадку Легендре), ще більше згущують туман (в головах).

У цьому відношенні рух тепла можна розглядати як оборотну зміну стану в середньому: він повністю використовує вироблену ентропію. Зв’язок між виробництвом та використанням не дуже згадується в підручниках, хоча він має принципове значення (не лише у хрестах). З цим слід займатися більше. Наприклад, атмосфера поглинає енергію, випромінювану Сонцем, через подвійний зв’язок (сонячний ґрунт, ґрунт-атмосфера). Сонячна атмосфера низька, щоб зігріти атмосферу. Примітка. зміни в ентальпії руху тепла випливають з кінетики, а не передчасних причин руху. Ентропія відповідає найбільше аристотелівським цілям, існування яких також заперечується матеріалістами. Причиною є кінетика. Кінцевою причиною є вміст енергії, який в основному є визначальним.

Друге нагрівання в основному є феноменологічним, експериментальним твердженням у класичній формулюванні: таким є “природний” процес (мається на увазі: “вирівнювання відмінностей”). Mйgsem йrthetх? Очевидно, бракує формулювань. Суть ми не вловили. В чому справа? Чому ми не можемо визначити це так чітко, як перша приказка про тепло: принцип енергозбереження (наповнення)? Я також рекомендую формулювання Мартіна із трьох слів:

- Підприємництво (міра розладу): не може бути зменшено в ізольованій нерівноважній системі.

- Ексергія (максимальна робота): не може рости в ізотермічному середовищі.

- Extrpupy (міра порядку): не може рости в збалансованому середовищі.

Цікаво, що він особливо не бажає виділяти жоден з них (своєрідний винахід екструдерів), але він посилається на Кельвіна як на емпіричний факт (на той час він не робив його доступним). Це ставить феноменологію попереду теорії. Таким чином, на мій погляд, ентропія перемогла, оскільки вона дала просте пояснення матеріальної структури, але це було знайдено не Клаузієм, а Больцманом. Крім того, слід зазначити, що вміст енергії повністю визначає ентрупу через структуру матеріалу, утворену взаємодіями. Вони разом визначають температуру стабільного стану. Це причинно-наслідковий порядок, а не навпаки. Багато що також залежить від процесу мислення в процесі розуміння. Не треба звикати, потрібно розуміти речі.

Моделі змін ізотермічного стану для циркуляції енергії (короткостроково: приховане тепло) все ще недостатньо розроблені: див. напр. теорія конденсації. Недарма Нобелівська премія була присуджена за експериментальну реалізацію конденсації Бозе. Навіть утворення роси не є невід’ємним явищем. Розриви функцій U (T) все ще викликають багато руйнувань для термодинаміки. Однак ця зміна стану є ізотермічною, і вона найкраще втілює концепцію Клавсія. Також ми навчаємо кулеметників (вони добре використовують формалізм). І фізики задаються питанням, чому тіло залишається ізотермічним, коли змінюється фаза. (Збільшення енергії не завжди має однаковий ефект!). Чи доречно запитати, хто з них краще розуміється на термодинаміці? Я голосую за Больцмана.