Из (2.67)
и (2.68)
находим
, (2.70)
\Интегрируем (2.70)
.
Выбираем , тогда система в одном микросостоянии имеет нулевую энтропию в соответствии с третьим началом термодинамики. В результате
, (2.71)
Выражение (2.71) определяет статистический смысл энтропии – энтропия пропорциональна логарифму числа микросостояний фазового ансамбля.
Фазовый объем системы, состоящей из независимых подсистем 1 и 2, равен произведению объемов, которые они занимают:
.
Из (2.71) получаем аддитивность энтропии
(2.72)
– энтропия системы равна сумме энтропий независимых подсистем.
Из (2.20)
и (2.70)
находим
.
Используем (2.68)
,
получаем
. (2.73)
Из приведенных соотношений следует:
1. Согласно (2.71)
выполняется
, (2.74)
число микросостояний системы увеличивается экспоненциально с ростом энтропии.
2. Чем больше возможных микросостояний, реализующих макросостояние, тем меньше информации о системе. Увеличение энтропии означает уменьшение информации о системе и увеличение ее хаотичности. Чем более упорядочена система, тем меньше ее энтропия. Для контроля и управления системой необходимо снижать ее энтропию.
3. Согласно (2.73) чем ниже температура, тем быстрее уменьшается энтропия с понижением энергии системы. Для уменьшения энтропии следует снижать температуру и использовать переходы с малой энергией. Согласно теореме Нернста, или третьему началу термодинамики, при у любой системы и она занимает лишь одно микросостояние.
4. Для замкнутого обратимого процесса выполняется равенство Клаузиуса
,
или второе начало термодинамики. Следовательно, энтропия является функцией состояния.