Нединамический хаос

3.1 "Парадоксы" энтропии

Рассмотрим простейшую систему - идеальный газ при абсолютной температуре T. При изотермическом расширении газ поглощает тепло, значит его энтропия увеличивается. Но, поскольку при расширении его температура не изменяется, перераспределения тепловой энергии не происходит. Динамический хаос не увеличивается. Следует сделать вывод, что хаос в газе увеличивается каким-то иным способом.

При адиабатическом расширении газа от объема V1 до объема V2 падает температура. При этом уменьшается разброс значений скоростей молекул и уменьшается динамический хаос. Однако в адиабатическом процессе энтропия вообще не изменяется. Должен существовать некий компенсирующий механизм, увеличивающий нединамический хаос ровно на столько, насколько уменьшается динамический хаос.

Правило подсчета изменения энтропии позволяют находить его даже без понимания способа увеличения хаоса. Так, при изотермическом расширении n молей газа от объема V1 до V2 происходит поглощение теплоты При этом температура не изменяется, поэтому в результате поглощения теплоты энтропия газа увеличивается на Как видно, изменение энтропии определяется начальным и конечным объемами, а также числом молекул. Можно предположить, что увеличение хаоса при изотермическом расширении связано с изменением геометрических характеристик состояния.

Следует ожидать, что существует по крайней мере два вида беспорядка - динамический беспорядок, который отражает хаотическое распределение кинетической энергии между частицами тела, и геометрический беспорядок, который характеризует хаос в расположении молекул тела. В этом смысле причина увеличения энтропии при плавлении тела - увеличение беспорядка в расположении молекул без повышения температуры. В кристаллическом состоянии расположение молекул является строго упорядоченным. В расплавленном состоянии расположение молекул хаотическое.