Энтропия ведена в науку Клаузиусом в 1865 г. Она была предназначена для реабилитации термодинамики Карно, который основывался на теории теплорода. К тому времени стало ясно, что теплота не есть невесомая неуничтожимая жидкость (флюид), ибо она может превращаться в эквивалентных количествах в работу. Поэтому Клаузиус представил количество тепла в виде произведения температуры на изменение энтропии системы формула.
При введении энтропии Клаузиус совершил следующие два «преступления», которые заставили науку вариться в собственном соку в течение последующих ста лет. Первое преступление заключается в том, что Клаузиус отказался от теории теплорода только наполовину. Он сделал теплоту уничтожимой, так как она может исчезать и возникать за счет активностей других форм движения, но сохранил за нею право перетекать из тела в тело.
Второе преступление выразилось в том, что Клаузиус дал «обоснование» справедливости формулы. Ошибочное по существу, по форме это обоснование накрепко привязало энтропию к состояниям покоя (равновесия) системы и к идеальным (обратимым) процессам.
В результате свойства энтропии выглядят следующим образом. Энтропия есть параметр состояния, характеризующий свойства макроскопической системы в условиях равновесия. Энтропия системы может изменяться, но переходить из тела в тело она не в состоянии. Переходит только теплота. Таким образом, энтропия приобретает смысл удобного расчетного параметра, который получается, если количество тепла разделить на температуру. За сто лет в энтропии невозможно было обнаружить другого физического смысла.
По Клаузиусу, реальный (необратимый) процесс теплообмена между двумя телами происходит следующим образом. Первое тело теряет количество тепла. Это тепло приобретает второе тело. Вследствие теплообмена энтропия первого тела уменьшается на величину, а энтропия второго тела возрастает на величину. Знаменатель второй дроби меньше, чем знаменатель первой дроби, поэтому суммарное изменение энтропии двух тел всегда больше нуля.
Отсюда видно, что необратимые взаимодействия сопровождаются возрастанием энтропии. Но на сколько увеличивается энтропия – этого вопроса теория Клаузиуса решить не в состоянии. В результате количественная сторона всех реальных процессов оказалась за семью замками. Максимум, что можно было сделать для реальных процессов в рамках идеи о переносе теплоты, это написать следующее знаменитое соотношение.
Знак равенства относится к идеальным процессам, а знак неравенства – к реальным. Теория Клаузиуса, сделавшая энтропию, как и всю термодинамику, принадлежностью равновесных состояний, завела науку в тупик, ибо лишила ее возможности изучать реальные (необратимые) процессы.
