7.1. Равновесное состояние изолированной системы как состояние с максимальной энтропией

Данте

Говорят, что система изолирована от окружающей среды, если на нее не действуют никакие внешние силы или их результирующая равна нулю.

Равновесное состояние характеризуется наибольшей переме- шанностью входящих в систему тел, наивысшим приближением к хаосу. Мерой близости системы к хаосу является физическая величина, называемая энтропией. Энтропия системы, находящейся в равновесном состоянии, достигает максимально возможного для нее значения.

Если равновесие в изолированной системе нарушается за счет внешних сил, то в ней возникают процессы, которые стремятся ослабить результат воздействия. Это положение, известное как принцип Ле Шателье - Брауна, было сформулировано в 1884 г. французским физико-химиком А. Ле Шателье и теоретически обосновано немецким физиком К. Брауном в 1887 г. применительно к термодинамическим системам. Принцип Ле Шателье - Брауна отражает свойство системы препятствовать навязываемым ей извне изменениям состояния. Его действие аналогично инерции в механике или правилу Ленца в законе электромагнитной индукции, гласящему, что индук-

ционный ток всегда направлен так, чтобы препятствовать причине его вызывающей. Он, по сути дела, говорит об устойчивости равновесного состояния изолированной системы. Этот принцип позволяет предвидеть направление протекания процесса в системе, выведенной из равновесного состояния, но не дает никаких количественных законо-мерностей относительно ее поведения.

Более общий характер имеет принцип возрастания энтропии: все процессы в изолированной системе наиболее вероятно протекают в направлении, приводящем к возрастанию энтропии. Это утверждение вытекает из статистической формулировки второго закона термодинамики, предложенной австрийским физиком Л. Больцманом в 1872 г. В синергетике этот принцип обобщается на изолированные системы произвольной природы.