Principiului Minimului de Energie și Maximului de Entropie

Daca primul principiu al termodinamicii a aparut ca rezultat al generalizarii legii conservarii energiei la procesele termice, cel de-al doilea principiu al termodinamicii a fost formulat ca o lege specifica proceselor termice.

Se stie ca procesele termodinamice au un sens bine determinat de desfasurare

(catre starea de maxima probabilitate). Astfel procesle termodinamine sunt de doua categorii: reversibile si ireversibile. Pentru a caracteriza sensul de desfasurare al proceselor termodinamice se introduce o noua functie de stare S, numita entropie, introdusa de catre Clausius, care se defineate prin relatia:

unde:

W - probabilitatea de distributie corespunzatoare starii considerate;

k - constanta lui Boltzmann.

S-ar putea caracteriza sensul de evolutie al proceselor si cu ajutorul probabilitatilor W insasi, dar entropia prezinta avantajul ca este o marime aditiva ca si energia interna. Daca se considera un sistem compus din 2 sisteme ce interactioneaza intre ele si se noteaza cu si probabilitatile de distributie a acestora, atunci conform teoriei probabilitatilor, probabilitatea de distributie W a sistemului in ansamblu va avea valoarea:

Prin logaritmarea acestei relatii si inmultirea cu k se obtine:

adica:

Ca si energia interna, entropia este o functie de stare, nedepinzand de modul cum sistemul ajunge in starea respectiva. Variatia de entropie intre starile A si B este :

DS12 = S1-S2 = k ln (W2/W1).

Daca un sistem izolat sufera un proces reversibil, atunci probabilitatea de distributie corespunzatoare se mentine constanta si deci entropia se mentine constanta. Echivalent, aceasta inseamna ca in procesele reversibile ale unui sistem izolat entropia este nula, adica: .