Что такое энтропия?
Информация - Математика и статистика
Другие материалы по предмету Математика и статистика
?ой замкнутой механической системы до столкновения просто равен импульсу второго тела, налетающего на первое. После столкновения, как уже было сказано, он остается неизменным, но только теперь данным импульсом характеризуется уже движение нового тела, образовавшегося в результате тАЬслипаниятАЭ двух исходных. Причем масса этого нового тела, понятно, принципиально больше массы одного только первоначально двигавшегося второго тела, что для сохранения самого импульса требует пропорционального уменьшения итоговой скорости нового тела по сравнению с начальной скоростью названного второго. Именно это и происходит на практике, что весьма наглядно может быть представлено как тАЬраспределениетАЭ или тАЬрастеканиетАЭ исходного количества движения по кинетической емкости большей величины с обязательным понижением при этом самого кинетического потенциала.
То же самое легко можно продемонстрировать и на соответствующем примере из области электростатики, когда, скажем, первый из приводимых в контакт проводников электрически нейтрален, т. е. характеризуется нулевым зарядом и нулевым электрическим потенциалом, а второй имеет ненулевые значения этих характеристик. В итоге его заряд опять-таки просто перераспределится частично на первый проводник, тАЬразмазавшисьтАЭ по большей электрической емкости и приведя тем самым к снижению итогового электрического потенциала образовавшегося нового единого проводника по сравнению с исходным потенциалом одного только второго. А значит, абсолютно справедлива и сама отмеченная выше общая закономерность уменьшение энергии при самопроизвольных процессах в замкнутых системах всегда связано с возрастанием той конкретной емкости, по которой тАЬраспределяетсятАЭ остающийся неизменным соответствующий заряд, и с обусловленным данным обстоятельством снижением общего потенциала, характеризующего рассматриваемое взаимодействие. Иначе говоря, сама обязательная убыль энергии в ходе любых самопроизвольных процессов в замкнутых системах просто отражает указанные взаимосвязанные изменения емкости и потенциала при неизменном их произведении, в чем и состоит в данном случае истинный физический смысл самой энергии вообще (являющейся, как теперь видно, просто особой формой выражения отмеченной универсальной закономерности).
Чтобы уже окончательно закрепить в умах читателей сформулированные в настоящем разделе очень простые сами по себе, но в то же время чрезвычайно важные для общего понимания природы выводы, покажем в его заключение абсолютную их справедливость и для рассматривавшегося в предыдущей статье процесса выравнивания уровня жидкости в сосуде без перегородок. В ходе этого самопроизвольного процесса достигает своего локального минимума, как специально отмечалось там, гравитационная энергия E, которая в данном конкретном случае может быть выражена следующей простой формулой:
E = mgh/2 = ?gVh/2 = ?gSh2 /2 = ?gV2/2S, (3)
где g ускорение свободного падения тел вблизи поверхности земли, m полная масса жидкости в сосуде, ? ее плотность, если жидкость однородна, V=Sh объем этой жидкости, h высота ее столба, S средняя площадь сечения сосуда. Если iитать сосуд цилиндрическим либо просто имеющим неизменную площадь сечения его любой горизонтальной плоскостью, перпендикулярной направлению силы тяжести, то его среднее сечение будет просто равно этому конкретному сечению. В данном случае оно представляет собой к тому же и собственно саму среднюю тАЬгравитационную емкостьтАЭ рассматриваемого сосуда, тогда как соответствующим тАЬгравитационным потенциаломтАЭ выступает в случае однородной жидкости просто высота ее столба h (ибо величина ?g является константой и может рассматриваться в качестве фиксированного коэффициента). Произведение же гравитационной емкости и гравитационного потенциала дает, как и обычно, тАЬгравитационный зарядтАЭ, в качестве которого здесь выступает просто сам объем жидкости V.
Рассмотрим теперь однотипный со всеми предыдущими мысленный эксперимент, в котором интересующий нас сосуд первоначально разделен непроницаемой для жидкости перегородкой на две части. Причем в первой из них жидкость вообще отсутствует, т. е. ее гравитационный заряд и гравитационный потенциал попросту равны нулю. В другой же части, напротив, жидкость есть, вследствие чего можно говорить об отличных от нуля обеих названных ее характеристиках. Если же теперь убрать перегородку, т.е. тАЬпривести в контакттАЭ обе части нашего сосуда, то произойдет, как и обычно, частичное перераспределение соответствующего тАЬзарядатАЭ, в результате чего тАЬгравитационные потенциалытАЭ в разделенных ранее его частях станут одинаковыми. При этом сама жидкость растечется, понятно, по большей площади, т. е. рассматриваемый заряд опять же распределится по принципиально большей емкости, что при неизменной величине самого заряда (объема жидкости) повлечет за собой снижение высоты ее общего столба по сравнению с той, каковой она была до извлечения перегородки во второй части сосуда. Уменьшится, естественно, что хорошо видно из формулы (3), и собственно гравитационная энергия, которая и здесь представляет собой на самом деле, как теперь ясно, всего лишь особый способ выражения взаимосвязанных изменений потенциала и емкости, произведение которых (собственно заряд) в замкнутых системах принципиально сохраняется.
Таким образом, можно подвести уже окончательный итог всему данному разделу вообще, универсальным правилом для всех рассмотренных в нем весьма разнородных физическ?/p>