Форум НАУКА > Естественные науки
Проблема энтропии и метод ее решения Федотов П.
AAK:
--- Цитата: Странник от 13 Июль 2015, 11:21:59 ---Только что появились две новых статьи.
http://naukovedenie.ru/PDF/75TVN315.pdf
статья посвящена разбору механической теории теплоты. По научному "эргодическая теория". Веселье в том, что эта проблема не решена до сих пор. А еще веселее, что Пригожин получил Нобелевскую премию за доказательства того, что проблема не может быть решена в рамках классической физики.
Я человек скромный, на премию не претендую, я просто доказываю, что эта проблема решается легко, надо внимательно читать первую статью. И не морочить голову.
Между делом изгаляюсь над учеными и наукой (современной). Кто-нибудь скажет, что я подло издеваюсь, а я скажу, что я, просто веселюсь и развлекаюсь. Совершенно беззлобно.
--- Конец цитаты ---
Что бы не путаться и не разрываться между двумя статьями, прошу обсуждать каждую статью в отдельной теме. Думаю, что так будет лучше, прозрачней и понятней.
И так, статья:
Проблема энтропии и метод ее решенияСтатью прочитал с большим интересом. Спасибо автору за статью. Спасибо за очень интересный и детальный обзор существующих наработок по термодинамике и большое количество ссылок.
Лично я не являюсь физиком и очень смутно представляю что такое ЭНТРОПИЯ (прошу меня извинить за мою дикую неграмотность).
Так как статья об ЭНТРОПИИ, то и Первый вопрос -- что Вы понимаете под энтропией? Каков физический смысл энтропии?
Как понимать, что энтропия является функцией состояния системы?
Странник:
--- Цитата: ААК от 03 Август 2015, 23:49:45 ---Что бы не путаться и не разрываться между двумя статьями, прошу обсуждать каждую статью в отдельной теме. Думаю, что так будет лучше, прозрачней и понятней.
--- Конец цитаты ---
не уверен, что так проще. потому, что предыдущая статья является базовой основой. Правда до этого была еще одна статья, по теории удара, так она являлась базовой основой для предыдущей статьи. М.б. запутанно сказал, проще сказать так, имеются цепочка из трех статей, выводы каждой статьи являются основой для следующей. Статья про эргодическую теорему (обсуждаемая в данной ветке) - это пока последняя статья в цепочке. Надеюсь не последняя, иначе цель будет не достигнута.
Если этого не понять, то будут непонятно, почему в процессе обсуждения, постоянно приводятся ссылки на предыдущие.
--- Цитировать ---И так, статья:Проблема энтропии и метод ее решенияСтатью прочитал с большим интересом. Спасибо автору за статью. Спасибо за очень интересный и детальный обзор существующих наработок по термодинамике и большое количество ссылок.
Лично я не являюсь физиком и очень смутно представляю что такое ЭНТРОПИЯ (прошу меня извинить за мою дикую неграмотность).
--- Конец цитаты ---
Могу сказать, с полной отвественностью за свои слова. Ученые находятся в том же положении.
Существуют много определений, что такое энтропия. Все они делятся на три части. Первая часть (треть) определений прямо противоречит второй части (трети) определений. А третья часть состоит из туманных определений, составленных по принципу: ни нашим, ни вашим.
Но, это не значит, что между учеными идет война за правильное понимание. Все намного проще. Каждое из определений применяется в отдельной области науки. Если внимательно посмотреть, например, вики, то там термин "энтропия", обязательно дополняется уточнением, например, "энтропия в термодинамике", или "энтропия в информатике" и т.д.
Как из этой ситуации выходят ученые? А очень просто. Берут за основу одно из определений (значение термина в той науке, в которой они работают) и считают его правильным. А на остальные просто не обращают внимания.
Каждый, на своем огороде, выращивает свой сорт капусты и плевать, что творится в чужом огороде.
--- Цитировать ---Так как статья об ЭНТРОПИИ, то и Первый вопрос -- что Вы понимаете под энтропией? Каков физический смысл энтропии?
Как понимать, что энтропия является функцией состояния системы?
--- Конец цитаты ---
Я уже сказал, что опредений куча. Но, если статья о термодинамике, то есс-но принять определение термина принятого в термодинамике.
Но, опять, определений много, большинство из них мне не нравятся. Поэтому приведу свое: энтропия это параметр определяющий равномерность системы.
Например, возмем две системы из трех шаров. Состояния системы - это порядок расположения шаров.
Первая система состоит из синего, красного и зеленого шара.
Первое состояние - это расположение шаров в порядке: синий - красный - зеленый. Второе состояние - это зеленый - синий - красный. И т.д. Ясно, что различные состояния такой системы четко различаются между собой.
Возмем другую систему. Все шары белого цвета. В этом случае, как не переставляй шары, всегда будет одно и тоже состояние: белый - белый - белый.
По определению энтропии в термодинамике и условию нормировки Клаузиуса, у первой системы энтропия минимальная, а у второй системы - максимальная.
Теперь, про то как понимать, что энтропия - это функция состояния системы.
Перестановки шаров, это изоэнтропийный процесс. Простой перестановкой нельзя изменить энтропию системы. Сисстема из трех разноцветных шаров, всегда останется системой трех разноцветных шаров. А значит всегда энтропия такой системы останется минимальной.
А представим себе, что в процессе перестановки шары менят цвет: оказавшись рядом с синим, зеленый шар становится сине-зеленым, а если оказался рядом с красным, то станет красно-зеленым.
итак начинаем игру:
Первоначально зеленый шар, оказался рядом с синим, стал сине-зеленым, на следующем шаге он же оказался рядом с красным и стал красно-сине-зеленым. По системе RGB смешение красного, синего и зленого, дает белый цвет. Т.е., в результате таких смешений первоначально зеленый шар стал белым. Точно также, красный шар станет белым, и синий шар, тоже станет белым. В результате такого процесса имея первоначально шары трех разных цветов, мы получим три шара белого цвета.
В научных терминах, энтропия системы возросла. От минимальной (три шара разного цвета) до максимальной (три шара одного цвета).
Причем в Природе замечена интересная закономерность. Смешивая три краски легко можно получить белый цвет, достаточно вылить три банки краски в одно ведро и размешать. А можно и не размешивать, а просто подождать, диффузия сама размешает. А вот из одной белой смеси получить три разных краски, это надо сильно попотеть. Причем никакая анти-диффузия не поможет. Эта закономерность выражается в науке вторым законом термодинамики.
Вот чтобы не рассусоливать описания различных состояний системы, сколько там шаров, какого они цвета и т.д. и т.п., Клаузиус и придумал энтропию.
AAK:
--- Цитата: Странник от 04 Август 2015, 08:26:00 ---не уверен, что так проще. потому, что предыдущая статья является базовой основой. Правда до этого была еще одна статья, по теории удара, так она являлась базовой основой для предыдущей статьи. М.б. запутанно сказал, проще сказать так, имеются цепочка из трех статей, выводы каждой статьи являются основой для следующей.
--- Конец цитаты ---
Проще. Не надо из кучи статей делать винегрет. Тогда не понятно -- где предыдущая, а где последующая. Что на чем базируется.
--- Цитировать ---Могу сказать, с полной отвественностью за свои слова. Ученые находятся в том же положении.
--- Конец цитаты ---
Радует, что я не одинок.
--- Цитировать ---Существуют много определений, что такое энтропия. Все они делятся на три части. Первая часть (треть) определений прямо противоречит второй части (трети) определений. А третья часть состоит из туманных определений, составленных по принципу: ни нашим, ни вашим.
Но, это не значит, что между учеными идет война за правильное понимание. Все намного проще. Каждое из определений применяется в отдельной области науки.
--- Конец цитаты ---
Это общеприниятое правило -- в каждом разделе науки применять свои термины.
--- Цитировать ---Как из этой ситуации выходят ученые? А очень просто. Берут за основу одно из определений (значение термина в той науке, в которой они работают) и считают его правильным. А на остальные просто не обращают внимания.Каждый, на своем огороде, выращивает свой сорт капусты и плевать, что творится в чужом огороде.
--- Конец цитаты ---
Часто физики из соседних лабораторий не понимают друг друга. И когда начинаешь работать на стыке наук, то очень трудно разобраться кто что понимает под одними и теми же терминами.
--- Цитировать ---Я уже сказал, что опредений куча. Но, если статья о термодинамике, то есс-но принять определение термина принятого в термодинамике.
Но, опять, определений много, большинство из них мне не нравятся. Поэтому приведу свое: энтропия это параметр определяющий равномерность системы.
--- Конец цитаты ---
То же не очень понятно. Равномерность можно понимать по разному -- равномерность движения в выбранном направлении (движение всей системы) или равномерность энергии отдельных частиц в произвольном направлении внутри системы.
--- Цитировать ---Например, возмем две системы из трех шаров. Состояния системы - это порядок расположения шаров.
Первая система состоит из синего, красного и зеленого шара.
Первое состояние - это расположение шаров в порядке: синий - красный - зеленый. Второе состояние - это зеленый - синий - красный. И т.д. Ясно, что различные состояния такой системы четко различаются между собой.
Возмем другую систему. Все шары белого цвета. В этом случае, как не переставляй шары, всегда будет одно и тоже состояние: белый - белый - белый.
По определению энтропии в термодинамике и условию нормировки Клаузиуса, у первой системы энтропия минимальная, а у второй системы - максимальная.
--- Конец цитаты ---
Ну и какое отношение цветные шары имеют к ТЕРМОДИНАМИКЕ? Меня виртуальные примеры не очень понятны. Шары имеют прямую аналогию с наперсточниками -- кручу-верчу куда хочу. Что показать хочу никому не известно. standart/laugh3.gif
--- Цитировать ---Теперь, про то как понимать, что энтропия - это функция состояния системы.
итак начинаем игру:
--- Конец цитаты ---
Игра в жмурки, тем более с наперсточниками, не для меня. Какое отношение цвет шара имеет к термодинамике? Я хотел бы играть в открытую. Если можно.
--- Цитировать ---Вот чтобы не рассусоливать описания различных состояний системы, сколько там шаров, какого они цвета и т.д. и т.п., Клаузиус и придумал энтропию.
--- Конец цитаты ---
Смысл энтропии для меня остается не понятен.
Пример.
Во многих справочниках по термодинамике есть данные по энтропии. Например, для аргона при Т=500 К, р=1, энтропия s=3,664 кДж/(кг*К). КАК это понимать?
Можно ли энтропию понимать как УДЕЛЬНОЕ количество тепла (энергии) на один градус?
Странник:
--- Цитата: ААК от 04 Август 2015, 10:29:50 ---То же не очень понятно. Равномерность можно понимать по разному -- равномерность движения в выбранном направлении (движение всей системы) или равномерность энергии отдельных частиц в произвольном направлении внутри системы.
--- Конец цитаты ---
Это тоже определение понятия энтропии, но с уточнением, "энтропия в механике".
В этом и смысл применения понятия "энтропия", оно может применяться в разных разделах науки: физике, химии, математике, информатике и т.д. В разных разделах физики: механике, термодинамике, статфизике и т.д.
Во всех случаях, будут разные поясняющие примеры. Смысл термина одинаковый. Но, могут быть разные условия нормировки.
--- Цитировать ---Ну и какое отношение цветные шары имеют к ТЕРМОДИНАМИКЕ? Меня виртуальные примеры не очень понятны. Шары имеют прямую аналогию с наперсточниками -- кручу-верчу куда хочу. Что показать хочу никому не известно. standart/laugh3.gif Игра в жмурки, тем более с наперсточниками, не для меня.
--- Конец цитаты ---
Игра в наперстки связана с понятием "энтропия в информатике".
--- Цитировать --- Какое отношение цвет шара имеет к термодинамике? Я хотел бы играть в открытую. Если можно. Смысл энтропии для меня остается не понятен.
--- Конец цитаты ---
потому, что не ухватываете главное в понятии энтропии: равномерность распределения параметров в системе. Чем меньше разница параметров частей системы тем выше энтропия.
В механике: распределение скоростей частей системы
В информатике: информация о состоянии системы
В термодинамике: распределение параметров системы
В статистике: количество состояний при перестановках
В хим кинетике: значение хим потенциала реакции
--- Цитировать ---Пример.
Во многих справочниках по термодинамике есть данные по энтропии. Например, для аргона при Т=500 К, р=1, энтропия s=3,664 кДж/(кг*К). КАК это понимать?
Можно ли энтропию понимать как УДЕЛЬНОЕ количество тепла (энергии) на один градус?
--- Конец цитаты ---
Понимать надо так: если сообщить аргону некоторое количество теплоты при температуре Т, то энергия равная Т*s = 500*3,664=1832 кДж/кг пойдет на перестройку распределения атомов в системе, остальная энергия теплоты пойдет на совершение работы по изменению объема или давления.
Этот пример имеет отношение к определению энтропии из уравнения Гиббса, чаще используется в химической кинетике.
Вообще в физике имеется два определяющих уравнения в которых вводится математическая формулировка энтропии: уравнение Клаузиуса и уравнение Гиббса.
PS
Забыл добавить.
Какое отношение цвет шариков имеет к термодинамике?
Вариант 1. Замените цвета на значение скоростей атомов.
Вариант 2. Замените цвет на значение температуры(давления) различных частей газовой системы.
Вариант 3. Замените цвет на различные атомы, например имеем смесь из азота, кислорода и водорода.
Выберите любой вариант, смысл не изменится.
AAK:
--- Цитата: Странник от 04 Август 2015, 12:59:56 ---потому, что не ухватываете главное в понятии энтропии
--- Конец цитаты ---
Пока не удается scratch_one-s_head.gif
--- Цитировать ---Понимать надо так: если сообщить аргону некоторое количество теплоты при температуре Т, то энергия равная Т*s = 500*3,664=1832 кДж/кг пойдет на перестройку распределения атомов в системе, остальная энергия теплоты пойдет на совершение работы по изменению объема или давления.
--- Конец цитаты ---
Не понятно и запутанно. Что то здесь не так.
Пример: при Т=500 К и давлении р=1, сообщаем аргону Ср=0,524 кДж/кг тепловой энергии. И КУДА и СКОЛЬКО пошло??? ЧТО изменилось?
Вероятно, 500*3,664=1832 это будет энтропия?
При добавлении Ср=0,524 кДж/кг увеличится температура на 1 К, следовательно, возрастет энтропия s=501*3,664=1835,6 кДж/кг
То есть, при 500 К энтропия была 1832 кДж/кг, а при 501 К энтропия стала 1835,6 кДж/кг. Я правильно рассуждаю?
Справка: по справочнику. для аргона при 500 К и давлении р=1, Ср=0,524 кДж/(кг*К); Сv=0.313 кДж/(кг*К); энтропия s=3.664 кДж/(кг*К); энтальпия h=455.2 кДж/кг
Навигация
[0] Главная страница сообщений