Тело А Находится в Тепловом Равновесии с Телом с


В области термодинамики часто встречается понятие теплового равновесия. Это состояние возникает, когда два тела с разными температурами соприкасаются и в конечном итоге достигают общей температуры. Сегодня мы исследуем это явление через призму трех вымышленных персонажей - тела a (горячее), тела b (холодное) и тела c (нейтральное).

Давайте сначала представим наших главных героев:

  • Тело a представляет собой горячее тело, изначально с высокой температурой T1.

  • Тело b обозначает холодное тело, начинающееся при низкой температуре T2.

  • Тело c символизирует нейтральное тело, которое начинается при комнатной температуре T0 = T1 + T2.

Согласно принципу равного производства энтропии, оба тела a и b должны находиться в тепловом равновесии, прежде чем они смогут обмениваться теплом друг с другом или с окружающей средой. Другими словами, их энтропии должны быть уравнены. Мы знаем, что энтропия = S(T), где S (T) - функция энтропии фон Неймана. Следовательно, мы имеем:

S(T1) = S(T2)

Чтобы достичь этого равенства, давайте предположим, что оба тела a и b вступают в контакт друг с другом, а также с окружающей средой. Суммарный эффект этих взаимодействий заставит их уравновесить свои соответствующие энтропии в соответствии со вторым законом термодинамики. В результате их взаимная разность энтропий со временем будет уменьшаться, пока не достигнет нуля.

Теперь рассмотрим тело c. Поскольку его начальная энтропия определялась средним значением тел a и b, как только они достигнут теплового равновесия, энтропия тела c также останется постоянной. Таким образом, все три тела будут находиться в идеальном тепловом равновесии друг с другом и поддерживать постоянную суммарную энтропию.

Этот сценарий демонстрирует, как может происходить тепловое равновесие между телами с разной инициализацией. Это подчеркивает важность понимания энтропии и ее роли в обеспечении равновесия в различных физических системах.