1. Масса и импульс тела. Второй и третий законы Ньютона.

       Воздействие на данное тело со стороны других тел вызывает изменение его скорости, т.е. сообщает данному телу ускорение.         Опыт показывает, что одинаковое воздействие сообщает различным телам разные по величине ускорения. Всякое тело противится попыткам изменить его состояние движения. Это свойство тел, как мы уже говорили, называется инертностью (следует из первого закона Ньютона).         Мерой инертности тела является величина, называемая массой.         Чтобы определить массу некоторого тела, нужно сравнить её с массой тела, принятого за эталон массы (или сравнить с телом уже известной массы).         Масса – величина аддитивная (масса тела равна сумме масс частей, составляющих это тело).         Система тел, взаимодействующих только между собой, называется замкнутой.         Рассмотрим замкнутую систему тел массами m₁ и m₂ (рис. 3.1).

  Рис. 3.1

       Столкнём эти два тела. Опыт показывает, что приращённые скорости   и   всегда имеют противоположное направление (отличное знаком), а модули приращений скорости относятся как

(3.2.1)

(тело, обладающее большей массой, меньше изменяет скорость).         Приняв во внимание направление скоростей, запишем:

       При  v << c  масса  m = const (ньютоновская, классическая механика), тогда имеем:

       Произведение массы тела m на скорость   называется импульсом тела  :

2-й закон Ньютона. Ускорение, полученное телом в результате взаимодействия, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, и обратно пропорционально массе тела: . Выражение справедливо для любых сил любой природы.		Непосредственно решает основную задачу динамики.
Сила (равнодействующая сил) определяет только ускорение тела. Величины скорости и перемещения могут быть любыми в зависимости от начальных условий.

Второй закон Ньютона. Ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе:

или

Если два тела взаимодействуют друг с другом, то ускорения этих тел обратно пропорциональны их массам.

Рис. 1. Взаимодействие двух тел

2. Связь энтропии и количества теплоты, переданной системе в обратимом и необратимом процессах. Неравенство Клаузиуса. Второе начало термодинамики (формулировка с использованием понятия энтропии)

   Второй закон термодинамики. Энтропия

Второй закон термодинамики устанавливает критерии необратимости термодинамических процессов. Известно много формулировок второго закона, которые эквивалентны друг другу. Мы приведем здесь только одну формулировку, связанную с энтропией.

Существует функция состояния - энтропия S, которая обладает следующим свойством:  , (4.1) где знак равенства относится к обратимым процессам, а знак больше - к необратимым.

Для изолированных систем второй закон утверждает: dS і 0, (4.2) т.е. энтропия изолированных систем в необратимых процессах может только возрастать, а в состоянии термодинамического равновесия она достигает максимума (dS = 0, d 2S < 0).

Неравенство (4.1) называют неравенством Клаузиуса. Поскольку энтропия - функция состояния, ее изменение в любом циклическом процессе равно 0, поэтому для циклических процессов неравенство Клаузиуса имеет вид:

, (4.3)

где знак равенства ставится, если весь цикл полностью обратим.

Энтропию можно определить с помощью двух эквивалентных подходов - статистического и термодинамического. Статистическое определение основано на идее о том, что необратимые процессы в термодинамике вызваны переходом в более вероятное состояние, поэтому энтропию можно связать с вероятностью:

, (4.4)

где k = 1.38  10^-23 Дж/К - постоянная Больцмана (k = R / N_A), W - так называемая термодинамическая вероятность, т.е. число микросостояний, которые соответствуют данному макросостоянию системы (см. гл. 10). Формулу (4.4) называют формулой Больцмана.

С точки зрения строгой статистической термодинамики энтропию вводят следующим образом:

, (4.5)

где G (E) - фазовый объем, занятый микроканоническим ансамблем с энергией E.

Термодинамическое определение энтропии основано на рассмотрении обратимых процессов:

. (4.6)

Это определение позволяет представить элементарную теплоту в такой же форме, как и различные виды работы:

 Q_обр = TdS, (4.7)

где температура играет роль обобщенной силы, а энтропия - обобщенной (тепловой) координаты.