Термодинамика

Также см. Содержание

Книга в работе: Осмысление энтропии в свете свечи. По мере написания список заметок ниже будет переводиться в содержание книги. В настоящий момент это сделано для классической термодинамики.

Заметки по физике вне термодинамики: Физика

Термодинамики
Классическая термодинамика
Стрела времени в статистической термодинамики
Равновесная статистическая термодинамика
Информационная физика: от энтропии к информации
Классическая vs. статистическая термодинамика
Термодинамика в философии и культуре
Странные приложения термодинамики
Теория вычислений
TDLIB
Рецензии

Термодинамики

Джеймс Максвелл: см. разделы ‘Термодинамика‘ и ‘Молекулярно-кинетическая теория‘.
Людвиг Больцман: Молекулярно-кинетическая теория. Флуктуационная гипотеза. Философия науки. Разное.
Герман Гельмгольц: см. раздел ‘Физика‘.
Пьер Дюгем: см. раздел ‘Термодинамика‘.
Илья Пригожин: Неравновесная термодинамика и стрела времени. Диссипативные структуры и самоорганизация. Принцип максимума производства энтропии. Пригожин vs. Моно: случайность в биологии.

Классическая термодинамика

Введение: Эйнштейн о феноменологических и фундаментальных теориях физики. Проблема координации и экспериментальная наука. Теория физики. Механика сплошных сред. Статистическая механика. План книги.

Дополнительная информация: Раздел ‘Проблема координации‘ в ‘Бас ван Фраассен‘, ‘Законы физики и экспериментальная наука‘, ‘Экспериментальная наука и экстраполяционизм‘

Часть 1. Классическая термодинамика: Рассмотрение термодинамических фаз на примере горящей свечи. Описание рисунка из книги Сади Карно, который будет использован в этой части. Краткое описание содержания глав.

Дополнительная информация: Физическая величина и эмпирический факт

Глава 1. Температура и термическое уравнение состояния: Максвелл о температуре. Термическое уравнение состояния. Из истории термометрии. Идеальный газ и абсолютная температурная шкала. Математика уравнения состояния. От температуры к температурному полю.

Информация: ‘Установление равновесия и минус первый закон термодинамики‘, ‘Температура, термометр и практическая температурная шкала‘, ‘Хасок Чанг: Изобретение температуры‘, ‘Уравнение состояние идеального газа‘, ‘Проблема координации. Температура как физическая величина‘

Глава 2. От теории теплорода к термодинамике. Паровые машины. Теплота и калориметрия. Основные этапы становления термодинамики — цикл Карно, тепловой эквивалент работы. Первый и второй законы термодинамики. Равновесные и обратимые процессы.

Информация: ‘Теплота и калориметрия‘, ‘От паровой машины Ньюкомена к модели идеальной тепловой машины‘, ‘От теории теплорода к термодинамике‘, ‘Обратимые процессы в классической термодинамике‘

Дополнительная информация: ‘Анри Пуанкаре: Термодинамика‘, ‘Обратимый процесс теплообмена между двумя брусками с разными температурами‘

Глава 3. Термодинамические свойства веществ: Калориметр и функции состояния. Основное уравнение термодинамики. Преобразование Лежандра и новые функции состояния — энтальпия, энергия Гельмгольца, энергия Гиббса. Термодинамические таблицы.

Информация: Энтальпия и энергия Гиббса: математика и физика

Дополнительная информация: Калорическое уравнение состояния: опыты Гей-Люссака и Джоуля-Томсона

Глава 4. Неравенство Клаузиуса как критерий равновесия: Неравенство Клаузиуса для изолированной системы. Простейший пример тепловой смерти. Основное неравенство термодинамики. Локальное и глобальное равновесие. Построение термодинамики.

Информация: ‘Законы термодинамики. Простейший пример тепловой смерти‘, ‘Неравенства в классической термодинамике‘

Дополнительная информация: ‘Неравенство Клаузиуса, второй закон и стрела времени‘, ‘Клиффорд Трусделл и классическая термодинамика‘, ‘Глобальное и локальное тепловое равновесие в классической термодинамике‘

Глава 5. Адиабатическая температура пламени: Общая постановка задачи. Расчет температуры пламени при полном протекании реакции. Расчет равновесного состава при заданных температуре и давлении. От цикла Карно к химической термодинамике.

Информация: Больцман, Эйнштейн и Гейзенберг о феноменологической термодинамике

Дополнительная информация: ‘Замерзание переохлажденной воды‘, ‘Парадокс Гиббса в классической термодинамике‘

Глава 6. Энтропия неравновесных состояний: Энтропия в классической термодинамике. Неравновесные состояния в прерывных системах. От температурного поля к неравновесной термодинамики. Границы применимости классической термодинамики.

Информация: От неравенства Клаузиуса к обобщенной неравновесной термодинамике

Дополнительная информация: ‘Низкоэнтропийная энергия Солнца и жизнь‘, ‘Релятивистская температура: Диссонанс Отта-Планка‘

Стрела времени в статистической термодинамики

Пригожин и Стенгерс: Порядок из хаоса: Рассмотрение противоречия между стрелой времени и обратимостью законов физики. Разные взгляды физиков.
Эволюция взглядов Людвига Больцмана на характер молекулярно-кинетической теории: Парадокс обратимости Лошмидта, теорема Пуанкаре о возвращении и парадокс Цермело. H-теорема, переход к статистической интерпретации энтропии, космологическая флуктуационная гипотеза.
Стрела времени по Больцману: Приведено современное изложение объяснения стрелы времени по Больцману из книги Пенроуза. От флуктуационной гипотезы Больцмана к гипотезе о прошлом в современной космологии. Субьективность энтропии.
Шон Кэрролл об энтропии и обратимых законах физики: О книге ‘Вечность. В поисках окончательной теории времени‘. Гипотеза о прошлом как принцип согласования обратимых законов физики со стрелой времени. Разные значения термина информация в физике.
Энтропия Гиббса в статистической механике: Энтропия Гиббса в статистической механики формально остается постоянной в неравновесном процессе. О работе Гиббса, в которой Гиббс первым обратил внимание на это обстоятельство, и о реакции физиков.
И. Р. Пригожин: Конец определенности: Пригожин о необратимости и законах физики. Время становится фундаментальной величиной; стрела времени вводится путем отказа от траектории микросостояния и переходу к плотности вероятности.

Равновесная статистическая термодинамика

Теорема о равномерном распределении энергии против атомизма 19-ого века: Расхождения между предсказаниями теоремы о равнораспределении и экспериментальными значениями теплоемкостей. Рассмотрена история появления теоремы и обсуждение расхождений Больцманом и Кельвином.
Демон Максвелла и броуновское движение против второго закона: Максвелл введением демона хотел показать статистический характер энтропии. Исследование броуновского движения изменило отношение физиков. Смолуховский предложил натурализацию демона Максвелла.
Теодор Сведберг и существование молекул: Описание работ Теодора Сведберга, которые нередко считаются первым подтверждением теории броуновского движения Эйнштейна. На самом деле это не так. По материалам статьи Милтона Керкера.
Признание реальности молекул в начале 20-ого века: Обсуждение признания физиками реальности атомов. По материалам книги Смита и Сета ‘Броуновское движение и действительность молекул‘. Критерий эмпирического обоснования теории физики ван Фраассена.
Потенциал Леннарда-Джонса и появление леннард-джонсиума: Об истории расчетов с потенциалом Леннарда-Джонса на основе статьи ‘Ребенок предсказаний: Об истории, онтологии и вычислениях леннард-джонсиума‘. Появление потенциала и дальнейшее развитие.
Излучение черного тела и появление неразличимых частиц: Неразличимость частиц из уравнения Планка для плотности энергии черного тела при создания квантовой статистики неразличимых частиц. Метафизики об онтологии неразличимых частиц.

Информационная физика: от энтропии к информации

Леон Бриллюэн: Наука и теория информации: Обсуждение книги. Анализ пути Бриллюэна от термодинамической энтропии к негэнтропийному принципу информации. Критика интерпретации термодинамической энтропии как информационной энтропии.
Рудольф Карнап: Два эссе об энтропии: Карнап, индуктивная логика и энтропии в статистической механике. Разногласия Карнапа с физиками (фон Нейман и Паули) по поводу интерпретации энтропии — энтропия в физике для Карнапа объективна.
Принцип максимум информационной энтропии Эдвина Джейнса в статистической механике: Термин информация в теории Шеннона. Принцип максимизации информационной энтропии. Джейнс и обоснование статистической механики. Термодинамическая и информационная энтропия. Метод Джейнса в работе Зубарева.
Демон Сциларда: Информация как физическая величина: История появления и анализа демона Сциларда. Принцип Ландауэра, обратимые вычисления и флуктуации. Неадекватность мысленного эксперимента Сциларда. Информация и физическое как уровни организации.
Рудольф Арнхэйм: Энтропия и искусство: Выразительная цитата из книги, которая показывает запутанность рассуждений о беспорядке, энтропии и информации. Также обсуждения про энтропию и информацию в ЖЖ.
Рольф Ландауэр: Физическая природа информации: Ландауэр о природе информации и вычислений. Отказ от платонизма и переход к физическому состоянию. Математика в основе физики. Второй раздел: Мир получается, когда Бог вычисляет и размышляет.
Джон Уилер: Информация, физика, квант — поиск связей: Кратко о известной статье Уилера. Оно из бита, основанная на участии вселенная, нет вопроса — нет ответа. Описание заметок, связанных с Уилером. О работах и идеях Уилера. Идеи Уилера в науке и философии.
История появления информационной физики: Краткая информация по истории становления информационной физики из диссертации Хавьера Анта. Информатизация термической физики. Золотой век информационной физики.

Классическая vs. статистическая термодинамика

П. Эткинс: Порядок и беспорядок в природе: Обсуждение книги. Критикуется связь энтропии с порядком и хаосом. Предлагаются альтернативные аналогии и метафоры, которые можно было бы использовать при обсуждении энтропии.
Вернер Гейзенберг об уровнях организации: От классической физики к химии: Цитаты из книги ‘Порядок действительности‘. Вгляд на уровни организации со стороны познания. Общность рассмотрения температуры и квантовой механики — распределение вероятности как мера понимания.