Третият закон на термодинамиката: какво казва?

А трети закон на термодинамиката разглежда връзката между ентропия и абсолютна отправна точка за определянето му, като той е абсолютна нула. Тя също така заявява, че ако един топлинен двигател успее да достигне абсолютна нулева температура, цялата му топлина ще се преобразува в работа, което го прави перфектна машина. Този закон се изчислява въз основа на границата на ентропията, където температурата клони към нула.

Прочетете също: Кои са най-използваните термометрични скали във физиката?

Теми на тази статия

  • 1 - Обобщение на третия закон на термодинамиката
  • 2 - Какво гласи третият закон на термодинамиката?
  • 3 - Формула на третия закон на термодинамиката
    • ентропийна формула
  • 4 - Приложения на третия закон на термодинамиката
  • 5 - Как се появи третият закон на термодинамиката?
  • 6 - Закони на термодинамиката

Обобщение на третия закон на термодинамиката

  • Третият закон на термодинамиката е формулиран от физикохимика Валтер Нернст, като е извлечен от другите закони на термодинамиката, според статистическата механика.

  • Третият закон на термодинамиката гласи, че е невъзможно да се достигне абсолютната нула.

  • Учените са успели да достигнат температури близки до абсолютната нула, но все още не са я достигнали.

  • Ентропията е организацията на молекулите в система.

  • Законите на термодинамиката са нулев закон, първи закон, втори закон и трети закон.

  • Нулевият закон на термодинамиката изучава топлинното равновесие между различни тела.

  • Първият закон на термодинамиката изучава запазването на енергията в термодинамичните системи.

  • Вторият закон на термодинамиката изучава топлинните двигатели и ентропията.

  • Третият закон на термодинамиката изучава абсолютната нула.

Какво гласи третият закон на термодинамиката?

Третият закон на термодинамиката, известен като теорема на Нернст или постулат на Нернст, е закон разработен от физикохимика Валтер Нернст (1864 -1941), между 1906 и 1912 г., който съставлява набор от законите на термодинамика.

През 1912 г. Нернст формулира третия закон на термодинамиката като:

Не е възможно чрез някаква крайна серия от процеси да се достигне абсолютна нулева температура.|1|

Съгласно този закон, когато се доближим до температурата на абсолютната нула в Келвин, ентропията (степента на разстройство на системата) ще има най-ниската си стойност, което кара всички участващи процеси да прекратят дейността си, което прави възможно идентифицирането на референтната точка, в която е възможно да се определи ентропия. В случай че Термични машини, при достигане на абсолютната нула те биха могли да конвертират всичките си Термална енергия (топлина) в работа, без загуби.

За по-добро разбиране понятието ентропия е въведено във втория закон на термодинамиката като степен на движение и вибрация на молекулите на една система; колкото по-голяма е възможността за движение, толкова по-голяма е ентропията.

Не спирай сега... Има още след рекламата ;)

Формула на третия закон на термодинамиката

\(\stackrel{lim\ ⁡∆S=0}{\tiny{T→0}}\)

  • \(\stackrel{lim\ ⁡}{\tiny{T→0}}\) е границата, при която температурата клони към нула.

  • \(∆S\) е промяната на ентропията на системата, измерена в \([J/K]\).

  • T е температурата, измерена в Келвин \([K]\).

  • ентропийна формула

\(∆S=\frac{∆Q}T\)

  • \(∆S\) е промяната на ентропията на системата, измерена в \([J/K]\).

  • \(∆Q\) е промяната в топлината, измерена в джаули \([J] \).

  • T е температурата, измерена в Келвин \([K] \).

Приложения на третия закон на термодинамиката

Абсолютната нула никога не е достигана в лабораториите, което прави третия закон на термодинамиката а теоретичен закон, следователно няма приложения за него. Въпреки това, ако тази температура бъде достигната, топлинните двигатели ще имат 100% ефективност и всичките им топлина ще бъдат превърнати в работа.

Прочетете също: Как да изчислим ефективността на топлинните двигатели

Как се появи третият закон на термодинамиката?

Между 1906 и 1912 г. физикохимикът Валтер Нернст разработва третия закон на термодинамиката, той също е отговорен за изследванията в областта на електрохимия то е фотохимия, осигурявайки голям напредък в изучаването на физикохимични.

Въз основа на своите изследвания на ентропията, Валтер Нернст предположи, че се среща само в перфектни кристалино по-късно той ще потвърди, че всъщност температурата на абсолютната нула дори не съществува, но също така, че ако системата е близо до тази температура, може да има минимална стойност на ентропията получено.

Оттогава учените се опитват да постигнат тази температура, достигайки нива все по-близки до нулата. Въз основа на това те разбраха, че може да бъде постижимо само в газове.

С развитието на статистическата механика, третият закон на термодинамиката се превърна в закон, произтичащ от основните закони, за разлика от другите закони, които продължават да бъдат фундаментални, защото имат експериментална база, която ги подкрепя.

закони на термодинамиката

Законите на термодинамиката се занимават с връзките между налягане, обем и температура с топлина, енергия и др. физични величини. Те се състоят от четири закона: нулев закон, първи закон, втори закон и трети закон.

  • Нулев закон на термодинамиката: заявява, че телата при различни температури ще обменят топлина, докато достигнат термичен баланс.

  • първи закон на термодинамиката: заявява, че промяната във вътрешната енергия на една термодинамична система се определя от разликата между работата, извършена от системата, и промяната в погълнатата от нея топлина.

  • втори закон на термодинамиката: заявява, че е невъзможно да се създаде машина, способна да преобразува цялата си топлина в работа. Освен това тя излага ентропията като степен на безредие в една система.

  • трети закон на термодинамиката: заявява, че е невъзможно да се достигне абсолютната нула.

Забележка

|1| цитат от книгата Основен курс по физика: течности, трептения и вълни, топлина (том 2).

От Памела Рафаела Мело
Учител по физика

Искате ли да цитирате този текст в училищна или академична работа? Виж:

МЕЛО, Памела Рафаела. „Трети закон на термодинамиката”; Бразилско училище. Достъпен в: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-da-termodinamica.htm. Достъп на 4 август 2023 г.

Кликнете, за да разберете всичко за цикъла на Карно. Вижте тук неговите стъпки, теорията на Карно, решените упражнения и много повече.

Ентропията на една система не е нищо повече от мярката за нейната степен на дезорганизация. Възможно е да се формулира Вторият закон от понятието за ентропия.

Изследване на поведението на газовете и общия закон за перфектните газове.

Открийте завладяващата история на топлинните двигатели и основните им приложения.

Кликнете, за да разберете всичко за нулевия закон на термодинамиката. Вижте тук какво казва Law Zero, неговите приложения, решени упражнения и много други.

Знаете ли какво са топлинни машини, термодинамични цикли и ефективност? Научете повече за тези важни концепции на термодинамиката.

Влезте в текста и научете дефиницията на първия закон на термодинамиката, вижте какви са формулите, използвани от този закон и проверете решените упражнения по темата.

Изотермична, изоволюметрична и адиабатна трансформация. Запознайте се с тях!

Знаете ли какво е термодинамика? Влезте в текста, за да разберете кои са най-важните понятия по темата, научете за законите на термодинамиката.

Знаете ли какво е абсолютната нула? Вижте какво ще се случи, ако я достигнем, научете как сме се доближили до тази температура и защо не е възможно да я достигнем.

Просто условно: употреби, спрежение, упражнения

THE просто условно(Бъдеще на миналото време на испански) обозначава бъдеща ситуация и по-късно к...

read more
Международна линия за дата: какво е това, как работи

Международна линия за дата: какво е това, как работи

Международна линия за дата е въображаемата линия, която съвпада с меридиана на дължина 180°, койт...

read more

Обратно на училище или обратно на училище: как пишеш?

“Обратно на училище“ или „Обратно на училище“? Отговорът на този въпрос е „обратно в училище“. То...

read more