A trzecia zasada termodynamiki odnosi się do relacji między entropia i absolutnym punktem odniesienia do jego ustalenia, jakim jest on zero absolutne. Twierdzi również, że gdyby silnik cieplny był w stanie osiągnąć temperaturę zera absolutnego, całe jego ciepło zostałoby zamienione na pracę, co czyniłoby go idealną maszyną. Prawo to jest obliczane na podstawie granicy entropii, gdzie temperatura dąży do zera.
Przeczytaj też: Jakie są najczęściej używane skale termometryczne w fizyce?
Tematyka tego artykułu
- 1 - Podsumowanie trzeciej zasady termodynamiki
- 2 - Co mówi trzecia zasada termodynamiki?
-
3 - Wzór trzeciej zasady termodynamiki
- formuła entropii
- 4 - Zastosowania trzeciej zasady termodynamiki
- 5 - Jak powstała trzecia zasada termodynamiki?
- 6 - Zasady termodynamiki
Podsumowanie trzeciej zasady termodynamiki
Trzecia zasada termodynamiki została sformułowana przez fizykochemika Walthera Nernsta na podstawie innych praw termodynamiki, zgodnie z mechaniką statystyczną.
Trzecia zasada termodynamiki mówi, że osiągnięcie zera absolutnego jest niemożliwe.
Naukowcom udało się osiągnąć temperatury bliskie zeru bezwzględnemu, ale jeszcze go nie osiągnęły.
Entropia to organizacja cząsteczek w systemie.
Prawa termodynamiki to zasada zera, pierwsza zasada, druga zasada i trzecia zasada.
Zerowa zasada termodynamiki bada równowagę termiczną między różnymi ciałami.
Pierwsza zasada termodynamiki bada zachowanie energii w układach termodynamicznych.
Druga zasada termodynamiki bada silniki cieplne i entropię.
Trzecia zasada termodynamiki bada zero absolutne.
Co mówi trzecia zasada termodynamiki?
Trzecia zasada termodynamiki, znana jako twierdzenie Nernsta lub postulat Nernsta, jest prawem opracowany przez fizykochemika Walthera Nernsta (1864-1941) w latach 1906-1912, który stanowi zbiór prawa termodynamika.
W 1912 roku Nernst sformułował trzecią zasadę termodynamiki jako:
Nie jest możliwe osiągnięcie temperatury zera bezwzględnego za pomocą skończonej serii procesów.|1|
Zgodnie z tym prawem, gdy zbliżamy układ do temperatury zera bezwzględnego w kelwinach, entropia (stopień nieuporządkowania układu) będzie miała najniższy wartości, powodując zaprzestanie działania wszystkich zaangażowanych procesów, umożliwiając określenie punktu odniesienia, w którym można określić entropia. W przypadku Maszyny termiczne, po osiągnięciu zera absolutnego, byliby w stanie przekonwertować wszystkie swoje Energia cieplna (ciepło) w praca, bez strat.
Dla lepszego zrozumienia w drugiej zasadzie termodynamiki wprowadzono pojęcie entropii jako stopień ruchu i drgań cząsteczek układu; im większa możliwość ruchu, tym większa entropia.
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Formuła trzeciej zasady termodynamiki
\(\stackrel{lim\ ∆S=0}{\tiny{T→0}}\)
\(\stackrel{lim\ }{\tiny{T→0}}\) jest granicą, w której temperatura dąży do zera.
\(∆S\) jest zmianą entropii układu, mierzoną w \([J/K]\).
T to temperatura mierzona w kelwinach \([K]\).
formuła entropii
\(∆S=\frac{∆Q}T\)
\(∆S\) jest zmianą entropii układu, mierzoną w \([J/K]\).
\(∆Q\) to zmiana ciepła mierzona w dżulach \([J] \).
T to temperatura mierzona w kelwinach \([K] \).
Zastosowania trzeciej zasady termodynamiki
W laboratoriach nigdy nie osiągnięto zera bezwzględnego, co czyni trzecią zasadę termodynamiki a jest prawem teoretycznym, dlatego nie ma dla niego zastosowania. Gdyby jednak ta temperatura została osiągnięta, silniki cieplne miałyby sprawność 100% i wszystkie ich ciepło zamieniłaby się w pracę.
Przeczytaj też: Jak obliczyć sprawność silników cieplnych
Jak powstała trzecia zasada termodynamiki?
W latach 1906-1912 fizykochemik Walther Nernst opracował trzecią zasadę termodynamiki, był również odpowiedzialny za badania w dziedzinie elektrochemia To jest fotochemia, zapewniając duży postęp w badaniach nad fizykochemiczny.
Opierając się na swoich badaniach entropii, Walther Nernst zaproponował, że występuje tylko w doskonałych kryształachjednak później sprawdziłby, że w rzeczywistości temperatura zera absolutnego w ogóle nie istnieje, ale także, że jeśli system jest zbliżony do tej temperatury, minimalna wartość entropii może być uzyskany.
Od tego czasu naukowcy starają się uzyskać taką temperaturę, osiągając poziomy coraz bliższe zeru. Na tej podstawie zdali sobie sprawę, że można to osiągnąć tylko w gazy.
Wraz z rozwojem mechaniki statystycznej, tzw trzecia zasada termodynamiki stała się prawem wywodzącym się z praw podstawowych, w przeciwieństwie do innych praw, które nadal są fundamentalne, ponieważ mają podstawę eksperymentalną, która je wspiera.
prawa termodynamiki
Prawa termodynamiki dotyczą związków między ciśnieniem, objętością i temperaturą a ciepłem, energią i innymi wielkości fizyczne. Składają się z czterech praw: prawa zerowego, prawa pierwszego, prawa drugiego i prawa trzeciego.
Zerowa zasada termodynamiki: stwierdza, że ciała w różnych temperaturach będą wymieniać ciepło, dopóki nie osiągną temperatury bilans cieplny.
pierwsza zasada termodynamiki: stwierdza, że zmiana energii wewnętrznej układu termodynamicznego jest dana różnicą między pracą wykonaną przez układ a zmianą ciepła, które pochłonął.
druga zasada termodynamiki: stwierdza, że niemożliwe jest stworzenie maszyny zdolnej do zamiany całego ciepła na pracę. Ponadto określa entropię jako stopień nieuporządkowania w systemie.
trzecia zasada termodynamiki: stwierdza, że osiągnięcie zera absolutnego jest niemożliwe.
Notatka
|1| cytat z książki Podstawowy kurs fizyki: płyny, drgania i fale, ciepło (tom. 2).
Pamella Raphaella Melo
Nauczyciel fizyki
Czy chciałbyś odwołać się do tego tekstu w pracy szkolnej lub naukowej? Patrzeć:
MELO, Pamela Raphaella. „Trzecia zasada termodynamiki”; Szkoła brazylijska. Dostępne w: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-da-termodinamica.htm. Dostęp 4 sierpnia 2023 r.
Kliknij, aby zrozumieć wszystko o cyklu Carnota. Sprawdź tutaj jego kroki, teorię Carnota, rozwiązane ćwiczenia i wiele więcej.
Entropia systemu to nic innego jak miara stopnia jego dezorganizacji. Możliwe jest sformułowanie Drugiego Prawa z pojęcia entropii.
Badanie zachowania się gazów i ogólne prawo gazów doskonałych.
Odkryj fascynującą historię silników cieplnych i ich główne zastosowania.
Kliknij, aby dowiedzieć się wszystkiego o zerowej zasadzie termodynamiki. Sprawdź tutaj, co mówi Law Zero, jego zastosowania, rozwiązane ćwiczenia i wiele więcej.
Czy wiesz, czym są maszyny termiczne, obiegi termodynamiczne i sprawność? Dowiedz się więcej o tych ważnych koncepcjach termodynamicznych.
Zapoznaj się z tekstem i poznaj definicję Pierwszej Zasady Termodynamiki, zobacz, jakich wzorów używa ta zasada i sprawdź rozwiązane ćwiczenia na ten temat.
Transformacja izotermiczna, izowolumetryczna i adiabatyczna. Spotkać ich!
Czy wiesz, czym jest termodynamika? Zapoznaj się z tekstem, aby dowiedzieć się, jakie są najważniejsze pojęcia na ten temat, poznaj prawa termodynamiki.
Czy wiesz, co to jest zero absolutne? Sprawdź, co by się stało, gdybyśmy ją osiągnęli, dowiedz się, jak zbliżyliśmy się do tej temperatury i dlaczego nie można jej osiągnąć.
