A třetí termodynamický zákon řeší vztah mezi entropie a absolutním referenčním bodem pro jeho určení, on je absolutní nula. Uvádí také, že pokud by byl tepelný stroj schopen dosáhnout teploty absolutní nuly, veškeré jeho teplo by se přeměnilo na práci, což z něj činí dokonalý stroj. Tento zákon je vypočítán na základě meze entropie, kde má teplota tendenci k nule.
Přečtěte si také: Jaké jsou nejpoužívanější termometrické stupnice ve fyzice?
Shrnutí třetího zákona termodynamiky
Třetí zákon termodynamiky byl formulován fyzikálním chemikem Waltherem Nernstem, je odvozen z jiných zákonů termodynamiky podle statistické mechaniky.
Třetí zákon termodynamiky říká, že je nemožné dosáhnout absolutní nuly.
Vědcům se podařilo dosáhnout teplot blízkých absolutní nule, ale zatím k ní nedosáhli.
Entropie je uspořádání molekul v systému.
Zákony termodynamiky jsou nultý zákon, první zákon, druhý zákon a třetí zákon.
Nultý zákon termodynamiky studuje tepelnou rovnováhu mezi různými tělesy.
První zákon termodynamiky studuje zachování energie v termodynamických systémech.
Druhý zákon termodynamiky studuje tepelné motory a entropii.
Třetí zákon termodynamiky studuje absolutní nulu.
Co říká třetí termodynamický zákon?
Třetí zákon termodynamiky, známý jako Nernstův teorém nebo Nernstův postulát, je zákon vyvinutý fyzikálním chemikem Waltherem Nernstem (1864 -1941), v letech 1906 až 1912, který tvoří soubor zákony o termodynamika.
V roce 1912 Nernst prohlásil třetí zákon termodynamiky jako:
Žádnou konečnou řadou procesů není možné dosáhnout absolutní nulové teploty.|1|
Podle tohoto zákona, když se systém přiblíží k teplotě absolutní nuly v Kelvinech, bude mít entropie (stupeň neuspořádanosti systému) nejnižší hodnotu. hodnotu, což způsobí, že všechny zúčastněné procesy ukončí svou činnost, což umožní identifikovat referenční bod, ve kterém je možné určit entropie. V případě Tepelné stroje, po dosažení absolutní nuly by byli schopni převést všechny své Termální energie (teplo) v práce, beze ztrát.
Pro lepší pochopení je pojem entropie zaveden ve druhém termodynamickém zákonu jako stupeň pohybu a vibrace molekul systému; čím větší možnost pohybu, tím větší entropie.
Vzorec třetího termodynamického zákona
\(\stackrel{lim\ ∆S=0}{\tiny{T→0}}\)
\(\stackrel{lim\ }{\tiny{T→0}}\) je mez, kdy teplota má tendenci k nule.
\(∆S\) je změna entropie systému, měřená v \([J/K]\).
T je teplota měřená v Kelvinech \([K]\).
entropický vzorec
\(∆S=\frac{∆Q}T\)
\(∆S\) je změna entropie systému, měřená v \([J/K]\).
\(∆Q\) je změna tepla měřená v joulech \([J] \).
T je teplota měřená v Kelvinech \([K] \).
Aplikace třetí věty termodynamiky
Absolutní nuly nebylo v laboratořích nikdy dosaženo, takže třetí termodynamický zákon a teoretické právo, proto neexistují žádné jeho aplikace. Pokud by však této teploty bylo dosaženo, tepelné motory by měly 100% účinnost a to vše teplo by se přeměnil v práci.
Čtěte také: Jak vypočítat účinnost tepelných strojů
Jak vznikl třetí termodynamický zákon?
V letech 1906 až 1912 vyvinul fyzikální chemik Walther Nernst třetí termodynamický zákon, byl také odpovědný za výzkum v oblastech elektrochemie to je fotochemie, což představuje významný pokrok ve studiu fyzikálně-chemický.
Na základě jeho studií entropie, Walther Nernst navrhl, že se vyskytuje pouze v dokonalých krystalechpozději však ověřil, že ve skutečnosti teplota absolutní nuly ani neexistuje, ale také to, že pokud je systém blízko této teplotě, může být minimální hodnota entropie získané.
Od té doby se vědci pokoušeli získat tuto teplotu a dosahovat úrovně blíž a blíž nule. Na základě toho si uvědomili, že to může být dosažitelné pouze v plyny.
S rozvojem statistické mechaniky se třetí termodynamický zákon se stal zákonem odvozeným ze základních zákonůna rozdíl od ostatních zákonů, které jsou i nadále základní, protože mají experimentální základ, který je podporuje.
zákony termodynamiky
Zákony termodynamiky se zabývají vztahy mezi tlakem, objemem a teplotou s teplem, energií a dalšími fyzikální veličiny. Skládají se ze čtyř zákonů: nulového zákona, prvního zákona, druhého zákona a třetího zákona.
Nultý zákon termodynamiky: uvádí, že tělesa o různých teplotách si budou vyměňovat teplo, dokud nedosáhnou tepelná bilance.
první zákon termodynamiky: uvádí, že změna vnitřní energie termodynamického systému je dána rozdílem mezi prací vykonanou systémem a změnou tepla, které absorboval.
druhý termodynamický zákon: uvádí, že je nemožné vytvořit stroj schopný přeměnit veškeré své teplo na práci. Kromě toho vyjadřuje entropii jako stupeň neuspořádanosti v systému.
třetí termodynamický zákon: uvádí, že je nemožné dosáhnout absolutní nuly.
Poznámka
|1| citát z knihy Základní kurz fyziky: tekutiny, kmitání a vlnění, teplo (sv. 2).
Autor: Pamella Raphaella Melo
Učitel fyziky
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-da-termodinamica.htm
