EN termodynamikkens tredje lov omhandler forholdet mellem entropi og et absolut referencepunkt til at bestemme det, han er absolut nul. Hun siger også, at hvis en varmemotor var i stand til at nå den absolutte nultemperatur, ville al dens varme blive omdannet til arbejde, hvilket gør den til en perfekt maskine. Denne lov beregnes ud fra grænsen for entropi, hvor temperaturen har en tendens til nul.
Læs også: Hvad er de mest anvendte termometriske skalaer i fysik?
Emner i denne artikel
- 1 - Sammenfatning af termodynamikkens tredje lov
- 2 - Hvad siger termodynamikkens tredje lov?
-
3 - Formel for termodynamikkens tredje lov
- entropi formel
- 4 - Anvendelser af termodynamikkens tredje lov
- 5 - Hvordan opstod termodynamikkens tredje lov?
- 6 - Termodynamikkens love
Sammenfatning af termodynamikkens tredje lov
Termodynamikkens tredje lov blev formuleret af den fysiske kemiker Walther Nernst, der er afledt af termodynamikkens andre love ifølge statistisk mekanik.
Termodynamikkens tredje lov siger, at det er umuligt at nå det absolutte nul.
Forskere har formået at nå temperaturer tæt på det absolutte nulpunkt, men har endnu ikke nået det.
Entropi er organiseringen af molekyler i et system.
Termodynamikkens love er den nulte lov, første lov, anden lov og tredje lov.
Termodynamikkens nulte lov studerer den termiske ligevægt mellem forskellige legemer.
Termodynamikkens første lov studerer bevarelsen af energi i termodynamiske systemer.
Termodynamikkens anden lov studerer varmemotorer og entropi.
Termodynamikkens tredje lov studerer det absolutte nul.
Hvad siger termodynamikkens tredje lov?
Termodynamikkens tredje lov, kendt som Nernsts sætning eller Nernsts postulat, er en lov udviklet af den fysiske kemiker Walther Nernst (1864 -1941), mellem 1906 og 1912, som udgør sættet af love af termodynamik.
I 1912 udtalte Nernst termodynamikkens tredje lov som:
Det er ikke muligt, ved en begrænset række af processer, at nå den absolutte nultemperatur.|1|
Ifølge denne lov, når vi nærmer os et system til temperaturen på det absolutte nulpunkt i Kelvin, vil entropien (graden af uorden i et system) have den laveste værdi, hvilket får alle de involverede processer til at indstille deres aktiviteter, hvilket gør det muligt at identificere det referencepunkt, hvor det er muligt at bestemme entropi. I tilfælde af Termiske maskiner, når de når det absolutte nul, ville de være i stand til at konvertere alle deres Termisk energi (varme) ind arbejdeuden tab.
For en bedre forståelse introduceres begrebet entropi, i termodynamikkens anden lov, som graden af bevægelse og vibration af et systems molekyler; jo større mulighed for bevægelse, jo større entropi.
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen ;)
Formel for termodynamikkens tredje lov
\(\stackrel{lim\ ∆S=0}{\lille{T→0}}\)
\(\stackrel{lim\ }{\tiny{T→0}}\) er grænsen, hvor temperaturen har en tendens til nul.
\(∆S\) er systemets entropiændring, målt i \([J/K]\).
T er temperaturen, målt i Kelvin \([K]\).
entropi formel
\(∆S=\frac{∆Q}T\)
\(∆S\) er systemets entropiændring, målt i \([J/K]\).
\(∆Q\) er ændringen i varme, målt i Joule \([J] \).
T er temperaturen, målt i Kelvin \([K] \).
Anvendelser af termodynamikkens tredje lov
Det absolutte nul er aldrig blevet nået i laboratorier, hvilket gør termodynamikkens tredje lov til en teoretisk lov er der derfor ingen anvendelser af den. Men hvis denne temperatur blev nået, ville varmemotorerne have en 100% effektivitet, og alle deres varme ville blive omdannet til arbejde.
Læs også: Hvordan man beregner effektiviteten af varmemotorer
Hvordan opstod termodynamikkens tredje lov?
Mellem 1906 og 1912 udviklede den fysiske kemiker Walther Nernst termodynamikkens tredje lov, han var også ansvarlig for forskning inden for områderne elektrokemi det er fotokemi, hvilket giver et stort fremskridt i studiet af fysisk-kemiske.
Baseret på hans entropistudier, Walther Nernst foreslog, at det kun forekommer i perfekte krystaller, men senere ville han bekræfte, at temperaturen på det absolutte nul faktisk ikke eksisterer, men også, at hvis systemet er tæt på denne temperatur, kan en minimum entropiværdi være opnået.
Siden dengang har forskere forsøgt at opnå denne temperatur og nået niveauer tættere og tættere på nul. Baseret på det indså de, at det kun kan opnås i gasser.
Med udviklingen af statistisk mekanik, den termodynamikkens tredje lov blev en lov afledt af de grundlæggende love, i modsætning til de andre love, der fortsat er grundlæggende, fordi de har et eksperimentelt grundlag, der understøtter dem.
termodynamikkens love
Termodynamikkens love handler om forholdet mellem tryk, volumen og temperatur med varme, energi og andet fysiske mængder. De er sammensat af fire love: nullov, første lov, anden lov og tredje lov.
Termodynamikkens nulte lov: angiver, at legemer ved forskellige temperaturer vil udveksle varme, indtil de når termisk balance.
termodynamikkens første lov: angiver, at ændringen i indre energi i et termodynamisk system er givet af forskellen mellem det arbejde, systemet udfører, og ændringen i varme, det absorberede.
termodynamikkens anden lov: angiver, at det er umuligt at skabe en maskine, der er i stand til at omdanne al sin varme til arbejde. Desuden udtaler hun entropi som graden af uorden i et system.
termodynamikkens tredje lov: angiver, at det er umuligt at nå det absolutte nul.
Bemærk
|1| citat fra bogen Grundkursus i fysik: væsker, svingninger og bølger, varme (bind. 2).
Af Pamella Raphaella Melo
Fysiklærer
Vil du referere til denne tekst i et skole- eller akademisk arbejde? Se:
MELO, Pamela Raphaella. "Tredje lov om termodynamik"; Brasilien skole. Tilgængelig i: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-da-termodinamica.htm. Tilgået den 4. august 2023.
Klik for at forstå alt om Carnot-cyklussen. Tjek her dens trin, Carnots teori, løste øvelser og meget mere.
Et systems entropi er intet andet end et mål for dets grad af desorganisering. Det er muligt at formulere den anden lov ud fra begrebet entropi.
Studie af gassers opførsel og den generelle lov om perfekte gasser.
Oplev den fascinerende historie om varmemotorer og deres vigtigste anvendelser.
Klik for at forstå alt om termodynamikkens nullov. Se her hvad Law Zero siger, dens anvendelser, løste øvelser og meget mere.
Ved du hvad termiske maskiner, termodynamiske cyklusser og effektivitet er? Lær mere om disse vigtige termodynamiske begreber.
Få adgang til teksten og lær definitionen af termodynamikkens første lov, se hvilke formler der bruges af denne lov, og tjek løste øvelser om emnet.
Isotermisk, isovolumetrisk og adiabatisk transformation. Mød dem!
Ved du hvad termodynamik er? Få adgang til teksten for at finde ud af, hvilke der er de vigtigste begreber om emnet, lære om termodynamikkens love.
Ved du hvad det absolutte nul er? Tjek, hvad der ville ske, hvis vi nåede den, lær hvordan vi kom tæt på den temperatur, og hvorfor det ikke er muligt at nå den.
