A termodynamiikan kolmas pääsääntö käsittelee suhdetta haje ja ehdoton viitepiste sen määrittämiseksi, koska hän on absoluuttinen nolla. Hän toteaa myös, että jos lämpökone kykenisi saavuttamaan absoluuttisen nollalämpötilan, kaikki sen lämpö muuttuisi työksi, mikä tekisi siitä täydellisen koneen. Tämä laki lasketaan entropian rajan perusteella, jossa lämpötila pyrkii nollaan.
Lue myös: Mitkä ovat fysiikan eniten käytetyt lämpömittarit?
Tämän artikkelin aiheet
- 1 - Yhteenveto termodynamiikan kolmannesta pääsäännöstä
- 2 - Mitä termodynamiikan kolmas laki sanoo?
-
3 - Termodynamiikan kolmannen pääsäännön kaava
- entropiakaava
- 4 - Termodynamiikan kolmannen pääsäännön sovellukset
- 5 - Miten termodynamiikan kolmas pääsääntö syntyi?
- 6 - Termodynamiikan lait
Yhteenveto termodynamiikan kolmannesta pääsäännöstä
Fysikaalinen kemisti Walther Nernst muotoili termodynamiikan kolmannen pääsäännön, joka johdettiin muista termodynamiikan laeista tilastollisen mekaniikan mukaan.
Termodynamiikan kolmas pääsääntö sanoo, että absoluuttista nollaa on mahdotonta saavuttaa.
Tiedemiehet ovat onnistuneet saavuttamaan lämpötilat lähellä absoluuttista nollaa, mutta eivät ole vielä saavuttaneet sitä.
Entropia on molekyylien järjestäytyminen järjestelmässä.
Termodynamiikan lait ovat nollalaki, ensimmäinen laki, toinen laki ja kolmas laki.
Termodynamiikan nollasääntö tutkii eri kappaleiden välistä lämpötasapainoa.
Termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö tutkii energian säilymistä termodynaamisissa järjestelmissä.
Termodynamiikan toinen pääsääntö tutkii lämpökoneita ja entropiaa.
Termodynamiikan kolmas pääsääntö tutkii absoluuttista nollaa.
Mitä termodynamiikan kolmas pääsääntö sanoo?
Termodynamiikan kolmas pääsääntö, joka tunnetaan Nernstin lauseena tai Nernstin postulaattina, on laki kehittämä fysikaalinen kemisti Walther Nernst (1864-1941) vuosina 1906-1912, joka muodostaa joukon lait termodynamiikka.
Vuonna 1912 Nernst julisti termodynamiikan kolmannen pääsäännön seuraavasti:
Ei ole mahdollista saavuttaa absoluuttista nollalämpötilaa millään äärellisellä prosessisarjalla.|1|
Tämän lain mukaan, kun lähestymme järjestelmää kelvinin absoluuttisen nollan lämpötilaan, entropia (järjestelmän epäjärjestysaste) on alin. arvoa, jolloin kaikki mukana olevat prosessit lopettavat toimintansa, jolloin on mahdollista tunnistaa viitepiste, jossa on mahdollista määrittää haje. Siinä tapauksessa että Lämpökoneet, saavuttaessaan absoluuttisen nollan he voisivat muuntaa kaikki omat Lämpöenergia (lämpö) sisään tehdä työtä, ilman tappioita.
Paremman ymmärtämisen vuoksi entropian käsite on otettu käyttöön termodynamiikan toisessa pääsäännössä järjestelmän molekyylien liike- ja värähtelyasteena; Mitä suurempi mahdollisuus liikkua, sitä suurempi entropia.
Älä nyt lopeta... Julkisuuden jälkeen on muutakin ;)
Termodynamiikan kolmannen pääsäännön kaava
\(\stackrel{lim\ ∆S=0}{\tiny{T→0}}\)
\(\stackrel{lim\ }{\tiny{T→0}}\) on raja, jossa lämpötila pyrkii nollaan.
\(∆S\) on järjestelmän entropian muutos mitattuna \([J/K]\).
T on lämpötila kelvineinä mitattuna \([K]\).
entropiakaava
\(∆S=\frac{∆Q}T\)
\(∆S\) on järjestelmän entropian muutos mitattuna \([J/K]\).
\(∆Q\) on lämmön muutos, mitattuna jouleina \([J] \).
T on lämpötila kelvineinä mitattuna \([K] \).
Termodynamiikan kolmannen pääsäännön sovellukset
Absoluuttista nollaa ei ole koskaan saavutettu laboratorioissa, joten termodynamiikan kolmas pääsääntö a teoreettinen laki, joten sille ei ole sovellutuksia. Jos tämä lämpötila kuitenkin saavutettaisiin, lämpömoottoreilla olisi 100 % hyötysuhde ja kaikki lämpöä muutetaan työksi.
Lue myös: Kuinka laskea lämpökoneiden hyötysuhde
Miten termodynamiikan kolmas pääsääntö syntyi?
Vuosina 1906-1912 fysikaalinen kemisti Walther Nernst kehitti termodynamiikan kolmannen lain, hän vastasi myös tutkimuksesta sähkökemia se on valokemia, joka tarjoaa merkittävän edistyksen tutkimuksessa fysikaalis-kemiallinen.
Entropiatutkimustensa perusteella Walther Nernst ehdotti, että se esiintyy vain täydellisissä kiteissäkuitenkin myöhemmin hän varmisti, että itse asiassa absoluuttisen nollan lämpötilaa ei edes ole olemassa, mutta myös se, että jos järjestelmä on lähellä tätä lämpötilaa, pienin entropiaarvo voisi olla saatu.
Siitä lähtien tutkijat ovat yrittäneet saavuttaa tämän lämpötilan saavuttaen tasot lähempänä nollaa. Sen perusteella he ymmärsivät, että se voidaan saavuttaa vain sisällä kaasut.
Tilastollisen mekaniikan kehittyessä Kolmas termodynamiikan sääntö tuli peruslaeista johdettu laki, toisin kuin muut edelleen perustavanlaatuiset lait, koska niillä on niitä tukeva kokeellinen perusta.
termodynamiikan lait
Termodynamiikan lait käsittelevät paineen, tilavuuden ja lämpötilan välisiä suhteita lämmön, energian ja muiden välillä fyysisiä määriä. Ne koostuvat neljästä laista: nollalaki, ensimmäinen laki, toinen laki ja kolmas laki.
Termodynamiikan nollasääntö: toteaa, että kappaleet eri lämpötiloissa vaihtavat lämpöä, kunnes ne saavuttavat lämpötasapaino.
termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö: väittää, että termodynaamisen järjestelmän sisäisen energian muutos saadaan erotuksena järjestelmän tekemän työn ja sen absorboiman lämmön muutoksen välillä.
termodynamiikan toinen pääsääntö: toteaa, että on mahdotonta luoda konetta, joka pystyy muuttamaan kaiken lämmön työksi. Lisäksi hän ilmaisee entropian järjestelmän epäjärjestyksen asteena.
termodynamiikan kolmas pääsääntö: sanoo, että absoluuttista nollaa on mahdotonta saavuttaa.
Huomautus
|1| lainaus kirjasta Fysiikan peruskurssi: nesteet, värähtelyt ja aallot, lämpö (vol. 2).
Kirjailija: Pamella Raphaella Melo
Fysiikan opettaja
Haluatko viitata tähän tekstiin koulussa tai akateemisessa työssä? Katso:
MELO, Pamela Raphaella. "Termodynamiikan kolmas laki"; Brasilian koulu. Saatavilla: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-da-termodinamica.htm. Käytetty 4.8.2023.
Napsauta ymmärtääksesi kaiken Carnot-syklistä. Katso täältä sen vaiheet, Carnot'n teoria, ratkaistut tehtävät ja paljon muuta.
Järjestelmän entropia ei ole muuta kuin sen epäorganisaation asteen mitta. Toinen laki on mahdollista muotoilla entropian käsitteestä.
Kaasujen käyttäytymisen ja täydellisten kaasujen yleisen lain tutkiminen.
Tutustu lämpömoottoreiden kiehtovaan historiaan ja niiden pääkäyttöihin.
Napsauta ymmärtääksesi kaiken termodynamiikan nollasta laista. Tarkista täältä mitä Law Zero sanoo, sen sovellukset, ratkaistut harjoitukset ja paljon muuta.
Tiedätkö mitä lämpökoneet, termodynaamiset syklit ja tehokkuus ovat? Opi lisää näistä tärkeistä termodynamiikan käsitteistä.
Tutustu tekstiin ja opi termodynamiikan ensimmäisen lain määritelmä, katso mitä kaavoja tämä laki käyttää ja tutustu aiheeseen liittyviin ratkaistuihin harjoituksiin.
Isoterminen, isovolumetrinen ja adiabaattinen muunnos. Tapaa heidät!
Tiedätkö mitä termodynamiikka on? Käytä tekstiä saadaksesi selville, mitkä ovat aiheen tärkeimmät käsitteet, ja tutustu termodynamiikan lakeihin.
Tiedätkö mikä on absoluuttinen nolla? Katso, mitä tapahtuisi, jos saavuttaisimme sen, opimme, kuinka pääsimme lähelle tätä lämpötilaa ja miksi se ei ole mahdollista saavuttaa.
