2-е начало термодинамики

[aerumna-vae.livejournal.com]

гласит: "Невозможна самопроизвольная передача теплоты от холодного тела к теплому".

почему в данном начале не учитываются квантовые эффекты, например туннельный, когда частица перескакивает через потенциальный барьер? веть очевидно, что при очень большой удаче более "горячие" частицы более "холодного" тела могут поменяться местами с более "холодными" частицами более "горячего" тела.

Comments

[yalexey.livejournal.com]

Статистика. Конечно, они поменяются. но не сделают погоды в общем процессе.

[aterentiev.livejournal.com]

если вы придумаете, как сделать Демона Максвелла в макромире, будет вам вечный двигатель :)

[aerumna-vae.livejournal.com]

демон - это когда спецально пытаются

[ubick.livejournal.com]

Видать у горячего тела таких "горячих" частиц больше, чем у холодного при любой удаче, и при любом раскладе горячее тело насуёт суммарно холодному по самые помидоры.

[aerumna-vae.livejournal.com]

точно за каждую конкретную частицу ручатся нельзя и существует ненулевая вероятность, что они чисто случайно всё сделают как надо. так веть?

[zly-pies.livejournal.com]

Если я правильно понял вашу мысль, то согласно этому и вода в стакане в тёплом помещении может внезапно стать льдом. Вопрос той самой ненулевой вероятности.

[grimnir-igg.livejournal.com]

Для этого квантовые эффекты не нужны: это самая наиклассическая статистическая механика :)

Фишка в том, что второй закон термодинамики, он статистический (да и понятие "теплота" тоже). Т.е. утверждение, что тепло переходит от горячего к холодному, оно, во-первых, относится к телам, состоящим из достаточно большого количества частиц, а во-вторых, уже учитывает то, что некоторое количество "более горячих" частиц холодного тела смогут передать свою энергию горячему. Потому что это мелочь и погоды она не сделает.

Но, опять же, закон статистический: для малого количества частиц он неприменим. Если у нас одно тело состоит из двух частиц, а другое – из трёх, то произойти там может что угодно. Но, с другой стороны, для работы с такими телами нам и не нужна термодинамика: захем, если, в этом случае, можно сделать точный и полный расчёт? ;)

[aerumna-vae.livejournal.com]

точный расчёт сделать нельзя в любом случае

[grimnir-igg.livejournal.com]

Это, собственно, почему?

[dendrr.livejournal.com]

Смотрите: "2 начало" - это статистическая физика. Туннельный эффект - квантовая. Поэтому сравнивать их попросту нельзя: одна считает все усредненным (где дохренищи частиц), другая работает с отдельными частицами (одна там или две).

Однако также есть и квантовая статистика. А там уже применяются вероятности, так что "на пальцах" это объяснить довольно сложно (см. распределения Бозе-Эйнштена и Ферми-Дирака). И здесь уже действительно квант может перейти от "холодного" к "горячему", но вот одна беда: вероятность этого процесса гораздо меньше, чем вероятность обратного. И разница тем больше, чем больше разница температур.

Иными словами - один шальной "тепловой квант" может перескочить от, скажем, льда к кипятку. Ну пусть 5, мне не жалко. Но одновременно от кипятка ко льду перескакивает, условно говоря, тысяча квантов. Но если смотреть в общем и целом, то это все равно что от кипятка в лед перешло 995 квантов, а из льда в кипяток - ничего. Итого, передача тепла идет от горячего к холодному, но не наоборот.

[aerumna-vae.livejournal.com]

вероятность меньше, но веть есть.

[dendrr.livejournal.com]

Ну вот попробовал я подобрать механическую аналогию... Это можно представить как большой стакан с мелкими дырочками в дне (он играет роль "горячего тела"), который подвешена над ванной с водой ("холодное тело"). Заполняем стакан также водой и оставляем в таком положении.

Поначалу уровень воды в стакане выше уровня воды в ванне, поэтому вода просто вытекает вниз. Потом (пусть стакан ну очень высокий, а ванна - не такая уж и широкая) уровни постепенно сближаются, но процесс продолжается.
Наконец, вода в ванне поднимается так, что дно стакана оказывается под водой. И тут, засчет в первую очередь броуновского движения, отдельные молекулы пробиваются сквозь дырочки (которая по-любому больше размеров молекул) в стакан. Однако же наблюдатель видит, что уровень воды в стакане все же понижается, хотя и не так быстро. И, в конце концов, сравниваются и больше не меняются.

Так вот, в данном случае 2-е начало термодинамики выражается так: "Вода, за счет силы тяжести, перетекает из стакана в ванну, но никогда наоборот".
А тоннельный эффект - это то самое броуновское движение: то есть, чисто теоретически, какая-то молекула может проскочить через узкий канальчик наверх, вопреки силе тяжести.

Переформулируя последний абзац: квантовая часть здесь - поведение единичных молекул, которые могут летать где угодно, игнорируя законы Ньютона.
А статистическая (термодинамическая) часть - поведение воды как целого, которая стремится к механическому равновесию, в данном случае - к минимуму потенциальной энергии. Это значит, что поверхность воды будет как можно ниже и занимать как можно меньшую площадь.

[7river.livejournal.com]

Термодинамика - наука статистическая, ее утверждения верны для больших количеств частиц.
Отдельные квантовые флуктуации не делают погоды на фоне кучи "правильных" частиц.
Вероятность того, что все частицы дружно и единовременно нарушат это правило - неисчислимо мала и рассматривается только умозрительно по приколу.

[aerumna-vae.livejournal.com]

т.е. для 10 частиц термодинамика не термодинамика, а для 11 уже работает? (числа условные конечно)

[grimnir-igg.livejournal.com]

Термодинамика – приближение и имеет границы применимости и, как водится с приближением, границы эти не всегда чёткие.

В общем, скорее так: "для 2 частиц не работает, для 10 не работает, для 100 работает хреново, для 10000 скорее работает, чем нет, для моля работает замечательно".

[chlorian.livejournal.com]

Именно так. Для пяти частиц не работает вообще, для миллиарда - практически нерушим.

[apashenko.livejournal.com]

Потому что в середине девятнадцатого века, когда были сформулированы начала термодинамики, квантовой механики (появившейся в начале века двадцатого) никто не знал.

[karpion.livejournal.com]

А почему не изменили формулировку термодинамики в связи с появление квантовой механики? Почему на квантовой физике не получилось создать вечный двигатель второго рода?

[lazylonelion.livejournal.com]

С точки зрения квантовых эффектов у меня в кармане может появиться алмаз "Кох-и-Нор". А сам я могу телепортироваться на Луну. Только вероятность этих событий такая низкая, что не хватит и миллиарда Вселенных, чтобы в них хоть раз, хоть где-то произошло нечто подобное.

[pyka-npu3paka.livejournal.com]

вероятность. С точно такой же вероятностью и частицы более горячего тела переходят в холодное. В итоге имеем равновесие на квантовом уровне. А передача тепла осуществляется именно по законам термодинамики - от более горячего более холодному. Хотя и существует ненулевая вероятность того, что более холодное отдаст тепло более горячему частицами на квантовом уровне, но она настолько мала, что на практике не учитывается.

[khathi.livejournal.com]

Да забудьте вы про кванты — классическая статистика даёт точно такой же эффект.

[karpion.livejournal.com]

Квантовое туннелирование - это частица как бы "берёт кредит", причём время кредита = постоянная Планка, делённая на эту энергию. В результате потенциальный барьер - как бы дырявый, и частицы могут протекать через него. Проблема в том, что текут они всё равно в сторону понижения энергии, причём не простой энергии, а "свободной энергии" - т.е. с поправкой на энтропию.

Как тут уже сказали - в термодинамике есть флуктуации, которые как бы эквивалентны квантовому туннелированию. Но ни флуктуации, ни квантовое туннелирование не влияют на общее направление процесса.

При этом, как тоже уже сказали, термодинамика допускает врЕменные отступления от роста энтропии. Но в целом энтропия всё равно растёт.

[to-se.livejournal.com]

Потому что оно реально работает.

[zverok-ala.livejournal.com]

по опыту

[karpion.livejournal.com]

Ответ не канает. По опыту долгое время летать без крыльев было невозможно - а потом люди научились.