A termodünaamika kolmas seadus käsitleb suhet entroopia ja absoluutne võrdluspunkt selle määramiseks, kuna ta on absoluutne null. Ta märgib ka, et kui soojusmasin suudaks saavutada absoluutse nulltemperatuuri, muudetaks kogu selle soojus tööks, muutes selle täiuslikuks masinaks. See seadus arvutatakse entroopia piiri põhjal, kus temperatuur kipub nulli.
Loe ka: Milliseid termomeetrilisi skaalasid kasutatakse füüsikas enim?
Selle artikli teemad
- 1 - Termodünaamika kolmanda seaduse kokkuvõte
- 2 – Mida ütleb termodünaamika kolmas seadus?
-
3 – termodünaamika kolmanda seaduse valem
- entroopia valem
- 4 - Termodünaamika kolmanda seaduse rakendused
- 5 – Kuidas tekkis termodünaamika kolmas seadus?
- 6 – Termodünaamika seadused
Kokkuvõte termodünaamika kolmandast seadusest
Termodünaamika kolmanda seaduse sõnastas füüsikaline keemik Walther Nernst, mis tuletati statistilise mehaanika järgi teistest termodünaamika seadustest.
Termodünaamika kolmas seadus ütleb, et absoluutset nulli on võimatu jõuda.
Teadlastel on õnnestunud saavutada absoluutse nulli lähedased temperatuurid, kuid pole veel jõudnud.
Entroopia on molekulide organiseerimine süsteemis.
Termodünaamika seadused on nullseadus, esimene seadus, teine seadus ja kolmas seadus.
Termodünaamika nullseadus uurib erinevate kehade vahelist soojuslikku tasakaalu.
Termodünaamika esimene seadus uurib energia jäävust termodünaamilistes süsteemides.
Termodünaamika teine seadus uurib soojusmasinaid ja entroopiat.
Termodünaamika kolmas seadus uurib absoluutset nulli.
Mida ütleb termodünaamika kolmas seadus?
Kolmas termodünaamika seadus, mida tuntakse Nernsti teoreemina või Nernsti postulaadina, on seadus mille töötas välja füüsikaline keemik Walther Nernst (1864–1941) aastatel 1906–1912, mis moodustab seadused termodünaamika.
Aastal 1912 sõnastas Nernst termodünaamika kolmanda seaduse järgmiselt:
Ühegi lõpliku protsesside seeriaga ei ole võimalik saavutada absoluutset nulltemperatuuri.|1|
Selle seaduse kohaselt, kui läheneme süsteemile Kelvinites absoluutse nulli temperatuurile, on entroopia (süsteemi ebakorrapärasuse aste) madalaim. väärtus, mis põhjustab kõigi kaasatud protsesside tegevuse lõpetamise, mis võimaldab kindlaks teha pidepunkti, mille alusel on võimalik kindlaks teha entroopia. Juhul kui Soojusmasinad, kui nad jõuavad absoluutse nullini, saaksid nad teisendada kõik oma Soojusenergia (soojus) sisse tööd, ilma kadudeta.
Parema mõistmise huvides on termodünaamika teises seaduses kasutusele võetud entroopia mõiste kui süsteemi molekulide liikumis- ja vibratsiooniaste; mida suurem on liikumisvõimalus, seda suurem on entroopia.
Ära nüüd lõpeta... Peale reklaami on veel midagi ;)
Termodünaamika kolmanda seaduse valem
\(\stackrel{lim\ ∆S=0}{\tiny{T→0}}\)
\(\stackrel{lim\ }{\tiny{T→0}}\) on piir, kus temperatuur kipub nulli.
\(∆S\) on süsteemi entroopia muutus, mõõdetuna \([J/K]\).
T on temperatuur, mõõdetuna kelvinites \([K]\).
entroopia valem
\(∆S=\frac{∆Q}T\)
\(∆S\) on süsteemi entroopia muutus, mõõdetuna \([J/K]\).
\(∆Q\) on soojuse muutus, mõõdetuna džaulides \([J] \).
T on temperatuur, mõõdetuna kelvinites \([K] \).
Termodünaamika kolmanda seaduse rakendused
Absoluutset nulli pole laborites kunagi saavutatud, mistõttu termodünaamika kolmas seadus a teoreetiline seadus, seega pole sellel rakendusi. Kui see temperatuur aga saavutataks, oleks soojusmasinatel 100% kasutegur ja kõik oma soojust muudetaks tööks.
Loe ka: Kuidas arvutada soojusmasinate efektiivsust
Kuidas tekkis termodünaamika kolmas seadus?
Aastatel 1906–1912 töötas füüsikakeemik Walther Nernst välja termodünaamika kolmanda seaduse, ta vastutas ka teadusuuringute eest elektrokeemia see on fotokeemia, mis annab suure edusammu selle uurimisel füüsikalis-keemiline.
Tema entroopiauuringute põhjal Walther Nernst tegi ettepaneku, et see esineb ainult täiuslikes kristallideskuid hiljem kontrollis ta, et tegelikult pole absoluutse nulli temperatuuri isegi olemas, aga ka seda, et kui süsteem on sellele temperatuurile lähedal, võib minimaalne entroopia väärtus olla saadud.
Sellest ajast peale on teadlased püüdnud seda temperatuuri saavutada, jõudes nullile aina lähemale. Selle põhjal mõistsid nad, et see on saavutatav ainult sisse gaasid.
Statistilise mehaanika arenguga on termodünaamika kolmandast seadusest sai põhiseadustest tuletatud seadus, erinevalt teistest seadustest, mis on jätkuvalt fundamentaalsed, sest neil on eksperimentaalne alus, mis neid toetab.
termodünaamika seadused
Termodünaamika seadused käsitlevad rõhu, mahu ja temperatuuri seoseid soojuse, energia ja muu vahel füüsikalised kogused. Need koosnevad neljast seadusest: nullseadus, esimene seadus, teine seadus ja kolmas seadus.
Termodünaamika nullseadus: väidab, et erinevatel temperatuuridel olevad kehad vahetavad soojust, kuni jõuavad temperatuurini termiline tasakaal.
termodünaamika esimene seadus: väidab, et termodünaamilise süsteemi siseenergia muutuse annab süsteemi tehtud töö ja selles neeldunud soojuse muutuse vahe.
termodünaamika teine seadus: väidab, et on võimatu luua masinat, mis oleks võimeline kogu oma soojuse tööks muutma. Lisaks väljendab ta entroopiat kui süsteemi häire astet.
termodünaamika kolmas seadus: ütleb, et absoluutse nullini on võimatu jõuda.
Märge
|1| tsitaat raamatust Füüsika algkursus: vedelikud, võnkumised ja lained, soojus (kd. 2).
Autor: Pamella Raphaella Melo
Füüsika õpetaja
Kas soovite sellele tekstile viidata koolis või akadeemilises töös? Vaata:
MELO, Pamela Raphaella. "Termodünaamika kolmas seadus"; Brasiilia kool. Saadaval: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-da-termodinamica.htm. Sissepääs 4. augustil 2023.
Klõpsake, et mõista kõike Carnot tsükli kohta. Vaata siit selle samme, Carnot’ teooriat, lahendatud harjutusi ja palju muud.
Süsteemi entroopia pole midagi muud kui selle organiseerimatuse astme mõõt. Entroopia mõistest on võimalik sõnastada Teine seadus.
Gaaside käitumise ja täiuslike gaaside üldise seaduse uurimine.
Avastage soojusmootorite ja nende peamiste kasutusalade põnev ajalugu.
Klõpsake termodünaamika nullseaduse kõigest aru saamiseks. Vaata siit, mida ütleb Law Zero, selle rakendusi, lahendatud harjutusi ja palju muud.
Kas tead, mis on termomasinad, termodünaamilised tsüklid ja efektiivsus? Lisateavet nende oluliste termodünaamika kontseptsioonide kohta.
Juurdepääs tekstile ja õppige termodünaamika esimese seaduse definitsiooni, vaadake, millised on selles seaduses kasutatavad valemid ja vaadake sellel teemal lahendatud harjutusi.
Isotermiline, isovolumeetriline ja adiabaatiline transformatsioon. Saage nendega tuttavaks!
Kas sa tead, mis on termodünaamika? Juurdepääs tekstile, et teada saada, millised on selle teema kõige olulisemad mõisted, õppida tundma termodünaamika seadusi.
Kas sa tead, mis on absoluutne null? Vaadake, mis juhtuks, kui me selleni jõuaksime, kuidas me sellele temperatuurile lähedale jõudsime ja miks seda pole võimalik saavutada.
