Термодинамика
Термодинамика описывает макроскопические состояния и ограничения на преобразование энергии и перенос тепла. Её законы связывают энергию, работу, тепло и энтропию.
Для анализа задают границы системы и возможный обмен с окружением. Тепловые машины и холодильные циклы — примеры применения.
Термодинамика
Первый закон термодинамики
Закон сохранения энергии для тепловых систем: ΔU = Q − W (изменение внутренней энергии = теплота − работа). Джоуль (1843): эквивалент теплоты и работы (4.18 Дж = 1 кал). Применение: тепловые двигатели, холодильники, метаболизм.
Второй закон термодинамики
Энтропия изолированной системы не убывает: ΔS ≥ 0. Клаузиус (1850): теплота не может самопроизвольно переходить от холодного к горячему. Карно (1824): максимальный КПД η = 1 − T_холодн/T_горяч. Стрела времени.
Энтропия
Мера беспорядка системы: S = k ln Ω (Больцман, 1877), где Ω = число микросостояний. Статистическая интерпретация 2-го закона. Информационная энтропия (Шеннон, 1948): H = −Σ p_i log p_i. Чёрные дыры: энтропия Бекенштейна-Хокинга.