A a treia lege a termodinamicii abordează relația dintre entropie și un punct de referință absolut pentru a-l determina, el fiind zero absolut. Ea afirmă, de asemenea, că dacă un motor termic ar fi capabil să atingă temperatura zero absolută, toată căldura sa ar fi transformată în lucru, făcându-l o mașină perfectă. Această lege este calculată pe baza limitei entropiei, unde temperatura tinde spre zero.
Citeste si: Care sunt cele mai utilizate cântare termometrice în Fizică?
Rezumat al celei de-a treia lege a termodinamicii
A treia lege a termodinamicii a fost formulată de chimistul fizico-chimic Walther Nernst, fiind derivată din celelalte legi ale termodinamicii, conform mecanicii statistice.
A treia lege a termodinamicii spune că este imposibil să se ajungă la zero absolut.
Oamenii de știință au reușit să atingă temperaturi apropiate de zero absolut, dar nu au atins-o încă.
Entropia este organizarea moleculelor într-un sistem.
Legile termodinamicii sunt legea zero, prima lege, a doua lege și a treia lege.
Legea zero a termodinamicii studiază echilibrul termic dintre diferite corpuri.
Prima lege a termodinamicii studiază conservarea energiei în sistemele termodinamice.
A doua lege a termodinamicii studiază motoarele termice și entropia.
A treia lege a termodinamicii studiază zeroul absolut.
Ce spune a treia lege a termodinamicii?
A treia lege a termodinamicii, cunoscută sub numele de teorema lui Nernst sau postulatul lui Nernst, este o lege dezvoltat de chimistul fizician Walther Nernst (1864 -1941), între 1906 și 1912, care alcătuiește ansamblul legi ale termodinamica.
În 1912, Nernst a enunțat a treia lege a termodinamicii ca:
Nu este posibil, prin nicio serie finită de procese, să se atingă temperatura zero absolut.|1|
Conform acestei legi, atunci când apropiem un sistem de temperatura de zero absolut în Kelvin, entropia (gradul de dezordine a unui sistem) va avea cel mai scăzut nivel. valoare, determinând toate procesele implicate să își înceteze activitățile, făcând posibilă identificarea punctului de referință în care este posibil să se determine entropie. În cazul în care Mașini termice, la atingerea zero absolut, ei ar putea să-și convertească toate Energie termală (caldura) in muncă, fără pierderi.
Pentru o mai bună înțelegere, conceptul de entropie este introdus, în a doua lege a termodinamicii, ca grad de mișcare și vibrație a moleculelor unui sistem; cu cât posibilitatea de mișcare este mai mare, cu atât entropia este mai mare.
Formula celui de-al treilea drept al termodinamicii
\(\stackrel{lim\ ∆S=0}{\tiny{T→0}}\)
\(\stackrel{lim\ }{\tiny{T→0}}\) este limita la care temperatura tinde spre zero.
\(∆S\) este modificarea entropiei sistemului, măsurată în \([J/K]\).
T este temperatura, măsurată în Kelvin \([K]\).
formula entropiei
\(∆S=\frac{∆Q}T\)
\(∆S\) este modificarea entropiei sistemului, măsurată în \([J/K]\).
\(∆Q\) este variația de căldură, măsurată în Jouli \([J] \).
T este temperatura, măsurată în Kelvin \([K] \).
Aplicații ale celei de-a treia legi a termodinamicii
La zero absolut nu s-a atins niciodată în laboratoare, făcând a treia lege a termodinamicii a drept teoretic, prin urmare, nu există aplicații ale acesteia. Totuși, dacă s-ar atinge această temperatură, motoarele termice ar avea o eficiență de 100%, și toate acestea căldură ar fi transformat în muncă.
Citeste si tu: Cum se calculează eficiența motoarelor termice
Cum a apărut a treia lege a termodinamicii?
Între 1906 și 1912, fizicochimistul Walther Nernst a dezvoltat cea de-a treia lege a termodinamicii, fiind responsabil și de cercetări în domeniile electrochimie Este fotochimie, oferind un progres major în studiul fizico-chimic.
Pe baza studiilor sale de entropie, Walther Nernst a propus că apare doar în cristale perfecte, însă, mai târziu, avea să verifice că, de fapt, temperatura de zero absolut nici măcar nu există, dar și că, dacă sistemul este aproape de această temperatură, o valoare minimă a entropiei ar putea fi obținut.
De atunci, oamenii de știință au încercat să obțină această temperatură, atingând niveluri din ce în ce mai apropiate de zero. Pe baza acestui fapt, au realizat că poate fi atins doar în gazele.
Odată cu dezvoltarea mecanicii statistice, a treia lege a termodinamicii a devenit o lege derivată din legile de bază, spre deosebire de celelalte legi care continuă să fie fundamentale, pentru că au o bază experimentală care le susține.
legile termodinamicii
Legile termodinamicii se ocupă de relațiile dintre presiune, volum și temperatură cu căldură, energie și altele mărimi fizice. Ele sunt compuse din patru legi: legea zero, prima lege, a doua lege și a treia lege.
Legea zero a termodinamicii: afirmă că corpurile la diferite temperaturi vor face schimb de căldură până când ajung la echilibru termic.
prima lege a termodinamicii: afirmă că modificarea energiei interne a unui sistem termodinamic este dată de diferența dintre munca efectuată de sistem și modificarea căldurii pe care a absorbit-o.
a doua lege a termodinamicii: afirmă că este imposibil să se creeze o mașină capabilă să-și transforme toată căldura în muncă. Mai mult, ea enunță entropia ca fiind gradul de dezordine într-un sistem.
a treia lege a termodinamicii: afirmă că este imposibil să se ajungă la zero absolut.
Notă
|1| citat din carte Curs de fizică de bază: fluide, oscilații și unde, căldură (vol. 2).
De Pamella Raphaella Melo
Profesor de fizică
Sursă: Brazilia școală - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-da-termodinamica.htm
