ΕΝΑ τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής πραγματεύεται τη σχέση μεταξύ των εντροπία και ένα απόλυτο σημείο αναφοράς για τον προσδιορισμό του, αυτός είναι ο απόλυτο μηδενικό. Δηλώνει επίσης ότι εάν μια θερμική μηχανή ήταν σε θέση να φτάσει σε απόλυτο μηδέν θερμοκρασία, όλη η θερμότητά της θα μετατρεπόταν σε εργασία, καθιστώντας την μια τέλεια μηχανή. Ο νόμος αυτός υπολογίζεται με βάση το όριο της εντροπίας, όπου η θερμοκρασία τείνει στο μηδέν.
Διαβάστε επίσης: Ποιες είναι οι πιο χρησιμοποιούμενες θερμομετρικές κλίμακες στη Φυσική;
Περίληψη για τον τρίτο νόμο της θερμοδυναμικής
Ο τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής διατυπώθηκε από τον φυσικοχημικό Walther Nernst, προερχόμενος από τους άλλους νόμους της θερμοδυναμικής, σύμφωνα με τη στατιστική μηχανική.
Ο τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής λέει ότι είναι αδύνατο να φτάσουμε στο απόλυτο μηδέν.
Οι επιστήμονες κατάφεραν να φτάσουν σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν, αλλά δεν το έχουν φτάσει ακόμα.
Η εντροπία είναι η οργάνωση των μορίων σε ένα σύστημα.
Οι νόμοι της θερμοδυναμικής είναι ο μηδενικός νόμος, ο πρώτος νόμος, ο δεύτερος νόμος και ο τρίτος νόμος.
Ο μηδενικός νόμος της θερμοδυναμικής μελετά τη θερμική ισορροπία μεταξύ διαφορετικών σωμάτων.
Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής μελετά τη διατήρηση της ενέργειας στα θερμοδυναμικά συστήματα.
Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής μελετά τις θερμικές μηχανές και την εντροπία.
Ο τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής μελετά το απόλυτο μηδέν.
Τι λέει ο τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής;
Ο τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής, γνωστός ως θεώρημα Nernst ή αξίωμα Nernst, είναι ένας νόμος που αναπτύχθηκε από τον φυσικοχημικό Walther Nernst (1864 -1941), μεταξύ 1906 και 1912, που αποτελεί το σύνολο των νόμους του θερμοδυναμική.
Το 1912, ο Nernst εξήγγειλε τον τρίτο νόμο της θερμοδυναμικής ως:
Δεν είναι δυνατό, με οποιαδήποτε πεπερασμένη σειρά διεργασιών, να φτάσει η θερμοκρασία απόλυτου μηδέν.|1|
Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, όταν προσεγγίζουμε ένα σύστημα στη θερμοκρασία του απόλυτου μηδέν σε Kelvin, η εντροπία (βαθμός αταξίας ενός συστήματος) θα έχει το μικρότερο αξία, αναγκάζοντας όλες τις εμπλεκόμενες διαδικασίες να σταματήσουν τις δραστηριότητές τους, καθιστώντας δυνατό τον εντοπισμό του σημείου αναφοράς στο οποίο είναι δυνατός ο προσδιορισμός του εντροπία. Σε περίπτωση που Θερμικές μηχανές, όταν φτάσουν στο απόλυτο μηδέν, θα μπορούσαν να μετατρέψουν όλα τους Θερμική ενέργεια (θερμότητα) μέσα δουλειά, χωρίς απώλειες.
Για καλύτερη κατανόηση, η έννοια της εντροπίας εισάγεται, στον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, ως ο βαθμός κίνησης και δόνησης των μορίων ενός συστήματος. όσο μεγαλύτερη είναι η δυνατότητα κίνησης, τόσο μεγαλύτερη η εντροπία.
Τύπος του τρίτου νόμου της θερμοδυναμικής
\(\stackrel{lim\ ∆S=0}{\tiny{T→0}}\)
\(\stackrel{lim\ }{\tiny{T→0}}\) είναι το όριο όπου η θερμοκρασία τείνει στο μηδέν.
\(∆S\) είναι η μεταβολή της εντροπίας του συστήματος, μετρούμενη σε \([J/K]\).
Τ είναι η θερμοκρασία, μετρημένη σε Kelvin \([Κ]\).
τύπος εντροπίας
\(∆S=\frac{∆Q}T\)
\(∆S\) είναι η μεταβολή της εντροπίας του συστήματος, μετρούμενη σε \([J/K]\).
\(∆Q\) είναι η μεταβολή της θερμότητας, μετρημένη σε Joules \([J] \).
Τ είναι η θερμοκρασία, μετρημένη σε Kelvin \([Κ] \).
Εφαρμογές του τρίτου νόμου της θερμοδυναμικής
Το απόλυτο μηδέν δεν έχει επιτευχθεί ποτέ στα εργαστήρια, καθιστώντας τον τρίτο νόμο της θερμοδυναμικής α θεωρητικό δίκαιο, επομένως, δεν υπάρχουν εφαρμογές του. Ωστόσο, εάν επιτευχθεί αυτή η θερμοκρασία, οι θερμικές μηχανές θα είχαν 100% απόδοση και όλα τους θερμότητα θα μετατραπεί σε εργασία.
Διαβάστε επίσης: Πώς να υπολογίσετε την απόδοση των θερμικών μηχανών
Πώς προέκυψε ο τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής;
Μεταξύ 1906 και 1912, ο φυσικοχημικός Walther Nernst ανέπτυξε τον τρίτο νόμο της θερμοδυναμικής, ήταν επίσης υπεύθυνος για την έρευνα στους τομείς της ηλεκτροχημεία είναι φωτοχημεία, παρέχοντας σημαντική πρόοδο στη μελέτη του φυσικοχημική.
Με βάση τις μελέτες εντροπίας του, Ο Walther Nernst πρότεινε ότι εμφανίζεται μόνο σε τέλειους κρυστάλλους, ωστόσο, αργότερα, θα επαλήθευε ότι, στην πραγματικότητα, η θερμοκρασία του απόλυτου μηδέν δεν υπάρχει καν, αλλά και ότι, εάν το σύστημα είναι κοντά σε αυτή τη θερμοκρασία, θα μπορούσε να είναι μια ελάχιστη τιμή εντροπίας λαμβάνεται.
Από τότε, οι επιστήμονες προσπαθούν να αποκτήσουν αυτή τη θερμοκρασία, φτάνοντας επίπεδα όλο και πιο κοντά στο μηδέν. Με βάση αυτό, συνειδητοποίησαν ότι μπορεί να επιτευχθεί μόνο μέσα αέρια.
Με την ανάπτυξη της στατιστικής μηχανικής, η ο τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής έγινε νόμος που προέρχεται από τους βασικούς νόμους, σε αντίθεση με τους άλλους νόμους που συνεχίζουν να είναι θεμελιώδεις, γιατί έχουν μια πειραματική βάση που τους υποστηρίζει.
νόμοι της θερμοδυναμικής
Οι νόμοι της θερμοδυναμικής ασχολούνται με τις σχέσεις μεταξύ πίεσης, όγκου και θερμοκρασίας με τη θερμότητα, την ενέργεια και άλλα φυσικές ποσότητες. Αποτελούνται από τέσσερις νόμους: μηδενικό νόμο, πρώτο νόμο, δεύτερο νόμο και τρίτο νόμο.
Μηδενικός νόμος της θερμοδυναμικής: δηλώνει ότι τα σώματα σε διαφορετικές θερμοκρασίες θα ανταλλάσσουν θερμότητα μέχρι να φτάσουν στο θερμική ισορροπία.
πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής: δηλώνει ότι η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ενός θερμοδυναμικού συστήματος δίνεται από τη διαφορά μεταξύ του έργου που επιτελείται από το σύστημα και της μεταβολής της θερμότητας που απορρόφησε.
δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής: δηλώνει ότι είναι αδύνατο να δημιουργηθεί μια μηχανή ικανή να μετατρέψει όλη τη θερμότητά της σε εργασία. Επιπλέον, εκφράζει την εντροπία ως τον βαθμό διαταραχής σε ένα σύστημα.
τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής: δηλώνει ότι είναι αδύνατο να φτάσουμε στο απόλυτο μηδέν.
Σημείωση
|1| απόσπασμα από το βιβλίο Βασικό μάθημα φυσικής: ρευστά, ταλαντώσεις και κύματα, θερμότητα (τομ. 2).
Από την Pamella Raphaella Melo
Καθηγητής Φυσικής
Πηγή: Σχολείο Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-da-termodinamica.htm
