Тема: Принцип возрастания энтропии

1. Используя введенное Людвигом Больцманом понимание энтропии как меры беспорядка, можно вычислять энтропию не только природных систем, но и текстов, как созданных человеком, так и естественных (последовательность нуклеотидов в ДНК, последовательность аминокислот в белковой молекуле и так далее). Укажите, какой из приведенных текстов обладает максимальной энтропией.

 

= ЪДЕЩТОЩРТУЬЗЕНЫ ЛН

ДЫР БУЛ ЩИР УБЕЩУР

МАМА ОЛИ МЫЛА РАМУ

АААААААААААААААААА

Решение:

Максимальной энтропией обладает максимально беспорядочный текст, в котором отсутствуют признаки какой бы то ни было структуры (орфографической, грамматической, ритмической и других), то есть текст, представляющий собой случайный набор символов алфавита. Нулевой энтропией обладает абсолютно упорядоченный текст, представляющий собой повторение одного символа.

 

2. Законы термодинамики не запрещают устройства, которое …

 

= производит полезную работу 6 кДж, сжигая для этого топливо с общей теплотворной способностью 15 кДж

производит полезную работу 15 кДж, сжигая для этого топливо с общей теплотворной способностью 6 кДж

производит полезную работу 15 кДж, не потребляя при этом энергии

производит полезную работу 15 кДж, сжигая для этого топливо с общей теплотворной способностью 15 кДж

 

Решение:

Первый закон термодинамики (закон сохранения количества энергии при ее превращениях) утверждает невозможность вечного двигателя первого рода – гипотетического устройства, которое производило бы полезной работы больше, чем потребляло энергии. Второй же закон термодинамики можно сформулировать как запрет на создание вечного двигателя второго рода – гипотетического устройства, единственным результатом работы которого было бы превращение тепловой энергии в равное количество полезной работы.

 

3. Между вторым законом термодинамики, утверждающим, что в мире преобладает деградация (рост энтропии), и биологическим эволюционизмом, утверждающим закономерность возникновения все более сложных и высоко организованных организмов, в действительности нет противоречия, поскольку …

 

= закон роста энтропии непосредственно применим лишь к изолированным системам и не противоречит выводам биологии, имеющей дело с открытыми системами

второй закон термодинамики надежно подтвержден опытом, значит, противоречащая ему эволюционная теория просто неверна

эволюционная теория – основа биологии, лидирующей в современном естествознании, а противоречащий ей закон роста энтропии отвергнут

живые организмы не подчиняются физическим законам, которые применимы лишь к неживым объектам

 

4. К числу возможных формулировок второго закона термодинамики не принадлежит утверждение о том, что …

 

= энтропия любой системы стремится к нулю при стремлении к абсолютному нулю температуры этой системы

энтропия изолированной системы с течением времени возрастает или остается постоянной

в изолированной системе беспорядок неизбежно нарастает, а имеющиеся структуры разрушаются

запрещен любой процесс, единственным результатом которого было бы превращение тепловой энергии в равное количество механической работы

 

5. При работе тепловой электростанции не испытывает превращения в другие формы энергии …

 

= энергия ядер атомов топлива

химическая энергия топлива

тепловая энергия, выделяющаяся при сжигании топлива

механическая энергия вращения ротора паровой турбины

Решение:

На тепловой электростанции химическая энергия топлива при его сжигании превращается в тепловую энергию воды и пара, которая частично трансформируется в механическую энергию вращения ротора турбины, а последняя затем с помощью генератора трансформируется в электрическую энергию. Состояние и энергия ядер атомов во всех этих процессах не меняются.