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?
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.
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
източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-da-termodinamica.htm