Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Толмен Р. -> "Относительность. Термодинамика и космология" -> 128

Относительность. Термодинамика и космология - Толмен Р.

Толмен Р. Относительность. Термодинамика и космология — М.: Наука, 1974. — 520 c.
Скачать (прямая ссылка): otnositelnosttermodinamikaikosmologiya1974.pdf
Предыдущая << 1 .. 122 123 124 125 126 127 < 128 > 129 130 131 132 133 134 .. 205 >> Следующая

рода космологическим моделям показывает, чтс собственная энтропия каждого
элемента жидкости, измеряема? локальным наблюдателем, может либо
увеличиваться, либо ос таваться постоянной. Поскольку знак равенства
отвечает случак обратимых процессов, постоянство собственной энтропии
каждого элемента жидкости становится необходимым требованием для
обратимости процесса расширения в этих моделях, когда он про текает с
конечной скоростью.
Это требование, по-видимому, выполняется, если жидкость заполняющая
модель, имеет достаточно простое внутреннее строение.
Чтобы в этом убедиться, укажем прежде всего на то, что свойства модели
должны быть таковы, чтобы исключить возможность возрастания энтропии,
которое может происходить из-за недостаточно эффективного взаимодействия
между элементами жидкости и их окружением. Энтропия рассматриваемой
модели не будет возрастать, так как в модели отсутствуют тепловые потоки,
которые могли бы приводить к необратимому теплообмену; нет трения поршня
о стенки и тому подобных явлений, поскольку в данной модели вообще нет
никаких резервуаров и движущихся частей; не возникает возрастания
энтропии из-за перепада давления на границе расширяющегося элемента, так
как по предположению давление однородно по всему объему модели. Итак,
оказывается, что в такой системе нет необратимости, которая была бы
следствием плохой связи какого либо ее элемента с окружающей средой.
Остается только возможность увеличения энтропии вследствие того, что
необратимые процессы могут протекать внутри каждого из элементов жидкости
- в реальном веществе, образующем эту жидкость. Для вещества с достаточно
сложным строением при конечной скорости изменения объема такие
необратимые процессы, несомненно, играли бы важную роль Так, если
рассмотреть двухатомный газ, молекулы которого могут диссоциировать при
расширении, то очевидно, что химический процесс не может быть полностью
компенсирован в процессе расширения, происходящем с конечной скоростью.
Другими словами, реальная диссоциация нарушает условия равновесия, а
следовательно, приводит к возрастанию энтропии. В действительности при
конечной скорости изменения объема запаздывание даже в таком процессе,
как передача энергии от вращательных степеней свободы к
§ !30. ОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ С КОНЕЧНЫМИ- СКОРОСТЯМИ
331
трансляционным степеням в двухатомном газе, уже должно приводить к
некоторой необратимости. Однако в том случае, когда жидкость состоит из
достаточно простого вещества, эта возможность возрастания внутренней
энтропии почти совсем или полностью закрывается.
Таким образом, если в качестве жидкости, заполняющей модель, взять
идеальный одноатомный газ, как это предлагалось в начале этого параграфа,
то возрастание энтропии за счет необратимых внутренних процессов станет
невозможным при том условии, что мы пренебрегаем малыми передачами
энергии между этим газом и небольшим количеством теплового излучения,
которое всегда существует. Таким образом, в газе, состоящем из пылинок,
испытывающих пренебрежимо малое тепловое давление, или в черном
излучении, вообще не может возникать никаких необратимых процессов.
Релятивистские космологические модели, всюду заполненные веществом, дают
пример безграничной модели, расширяющейся в пустое пространство без
утечки веществ, а также и без трения, необратимых тепловых потоков и
перепадов давления на стенках сосуда. Такой модели раньше не было.
Анализируя ее с точки зрения релятивистской термодинамики, мы обнаружим
новые возможности для процессов, протекающих с конечной скоростью и
остающихся все же полностью обратимыми или для которых, во всяком случае,
исчезают источники необратимости, которые с классической точки зрения
кажутся неизбежными.
Новые результаты обусловлены применением как релятивистской механики, так
и релятивистской термодинамики. Релятивистская механика позволяет изучить
поведение космологических моделей как целого и определить из связи
фундаментального тензора g.kV с плотностью, давлением и собственным
объемом поведение отдельных элементов жидкости в модели. Если затем
использовать второй закон релятивистской термодинамики, то можно выяснить
характер поведения этих элементов жидкости: обратимость или необратимость
протекающих в них процессов. В результате оказывается, что в однородных
системах, имеющих повсюду одинаковые значения температуры и давления,
возможности обратимого протекания процессов возрастают. Аналогичный
анализ поведения неоднородных моделей также представляет определенный
интерес.
Выполненные нами в этом параграфе исследования позволяют сделать важный
вывод, что для того, чтобы изучать поведение Вселенной в целом, надо
использовать релятивистскую, а не классическую термодинамику. Этим
выводом мы будем руководствоваться в следующей главе при изучении важного
класса космологических моделей. В §§ 170 и 171 будет показано, что
термодинамическое условие обратимости, которое получается выбором
Предыдущая << 1 .. 122 123 124 125 126 127 < 128 > 129 130 131 132 133 134 .. 205 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed