Статистическая природа второго начала термодинамики

Классическая термодинамика рассматривает макросистемы, не вникая в корпускулярную структуру. Почему в системе происходят процессы, приводящие ее из неравновесного состояния в равновесное, почему такие процессы являются необратимыми - на эти вопросы дает ответы статистическая физика.

Другой независимый способ рассмотрения тех же самых систем может быть реализован молекулярно - статистическим методом, который основывается на микроскопическом изучении поведения отдельных частиц, составляющих систему, и позволяет установить взаимосвязи между статистически усредненными параметрами этих частиц и макроскопическими параметрами термодинамической системы в целом.

В качестве примера системы, состоящей из большого числа частиц, можно рассматривать газ. Макросостояние газа определяется его параметрами: давлением, объемом и температурой. Микросостояние определяется координатами и скоростями движения его молекул в данный момент времени. Ясно, что микросостояние газа постоянно изменяется и для данного макросостояния мы имеем большое число микросостояний. Чем большее число микросостояний отвечает данному макросостоянию, тем легче оно возникает.

Пусть, например, имеется сосуд с разными газами, разделенными перегородкой с закрытым клапаном. Эти газы находятся в тепловом равновесии при одинаковом давлении Если клапан открыть, то через некоторое время из-за хаотического теплового движения произойдет полное смешение обоих газов и получится однородная смесь газов во всем объеме сосуда.