14. ENTROPIA ȘI PROBABILITATEA
Baza termodinamicii este diferența dintre cele două tipuri de procese - reversibile și ireversibile.
Conceptul de entropie face posibilă diferențierea proceselor reversibile în cazul sistemelor izolate (entropia este maximă și constantă) de la procesele ireversibile (creșterea entropiei).
Datorită lucrărilor marelui fizician austriac Ludwig Boltzmann, această diferență a fost redusă de la nivelul macroscopic la cel microscopic. Condiția corp macroscopică (sistem) folosind un macro parametri prestabiliți (parametrii care pot fi măsurate macroinstrument - presiune, temperatură, volum și alte cantități macroscopice ce caracterizează sistemul în ansamblu), denumit macrostări.
Starea unui corp macroscopic, caracterizată în așa fel încât detaliile stărilor tuturor moleculelor care formează corpul sunt numite microstat.
Orice macrostat poate fi implementat în diverse moduri, fiecare dintre acestea corespund unei anumite microstaturi a sistemului. Numărul de microstații diferiți care corespund unui macrostat dat se numește greutatea statistică W sau probabilitatea termodinamică a unui macrostat.
Boltzmann a fost primul care a văzut legătura dintre entropie și probabilitate. În același timp, el a realizat că entropia ar trebui exprimată în termeni de logaritmul probabilității. Căci dacă luăm în considerare două subsisteme ale unui sistem, fiecare dintre care se caracterizează prin greutate statistică, respectiv, W1 și W2, greutatea statistică completă a sistemului este egală cu produsul dintre ponderilor statistice subsisteme: în timp ce entropia sistemului S este suma subsistemelor de entropie:
Boltzmann a legat conceptul de entropie S la InW. În 1906, Max Planck a scris o formulă care exprimă ideea principală a lui Boltzmann cu privire la interpretarea entropiei ca logaritm al probabilității stării sistemului:
Coeficientul de proporționalitate k a fost calculat de Planck și a fost numit constanta Boltzmann.
Ideea lui Boltzmann a comportamentului probabilistic al moleculelor individuale a fost dezvoltarea unei noi abordări în descrierea sistemelor formate dintr-un număr mare de particule, în primul rând dezvoltat de Maxwell. Este imposibil să se determine cu precizie coordonatele și vitezele tuturor moleculelor unui corp macroscopic la un moment dat în timp. Sarcina trebuie stabilită diferit, și anume - încercarea de a găsi probabilitatea ca această moleculă să aibă o anumită valoare a vitezei. Maxwell a introdus conceptul de probabilitate, probabilistică (drept statistic) pentru a descrie natura aleatorie a comportamentului moleculelor. În 1878 godu Boltzmann a aplicat conceptul de probabilitate, introdusă de Maxwell, și a arătat că a doua lege a termodinamicii este, de asemenea, o consecință a legilor de comportament mai profunde mari particule agregate statistice.