A termodynamikens tredje lag tar upp förhållandet mellan entropi och en absolut referenspunkt för att bestämma det, han är absolut noll. Hon säger också att om en värmemotor kunde nå absolut nolltemperatur, skulle all dess värme omvandlas till arbete, vilket gör den till en perfekt maskin. Denna lag beräknas utifrån gränsen för entropi, där temperaturen tenderar till noll.
Läs också: Vilka är de mest använda termometriska skalorna inom fysik?
Ämnen i denna artikel
- 1 - Sammanfattning av termodynamikens tredje lag
- 2 - Vad säger termodynamikens tredje lag?
-
3 - Formel för termodynamikens tredje lag
- entropiformel
- 4 - Tillämpningar av termodynamikens tredje lag
- 5 - Hur kom termodynamikens tredje lag till?
- 6 - Termodynamikens lagar
Sammanfattning av termodynamikens tredje lag
Termodynamikens tredje lag formulerades av fysikalisk kemist Walther Nernst, härledd från termodynamikens andra lagar, enligt statistisk mekanik.
Termodynamikens tredje lag säger att det är omöjligt att nå absoluta noll.
Forskare har lyckats nå temperaturer nära absolut noll, men har ännu inte nått det.
Entropi är organisationen av molekyler i ett system.
Termodynamikens lagar är den nollte lagen, första lagen, andra lagen och tredje lagen.
Termodynamikens nollte lag studerar den termiska jämvikten mellan olika kroppar.
Termodynamikens första lag studerar bevarandet av energi i termodynamiska system.
Termodynamikens andra lag studerar värmemotorer och entropi.
Termodynamikens tredje lag studerar absolut noll.
Vad säger termodynamikens tredje lag?
Termodynamikens tredje lag, känd som Nernsts teorem eller Nernsts postulat, är en lag utvecklad av den fysikaliska kemisten Walther Nernst (1864 -1941), mellan 1906 och 1912, som utgör uppsättningen av lagar av termodynamik.
År 1912 förkunnade Nernst termodynamikens tredje lag som:
Det är inte möjligt att, genom någon ändlig serie av processer, uppnå absolut nolltemperatur.|1|
Enligt denna lag, när vi närmar oss ett system till den absoluta nolltemperaturen i Kelvin, kommer entropin (graden av oordning i ett system) att ha sin lägsta värde, vilket får alla inblandade processer att upphöra med sin verksamhet, vilket gör det möjligt att identifiera den referenspunkt där det är möjligt att fastställa entropi. I fallet med Termiska maskiner, när de når absoluta noll, skulle de kunna konvertera alla sina Värmeenergi (värme) in arbete, utan förluster.
För en bättre förståelse introduceras begreppet entropi, i termodynamikens andra lag, som graden av rörelse och vibration hos molekylerna i ett system; ju större möjlighet till rörelse, desto större entropi.
Sluta inte nu... Det kommer mer efter publiciteten ;)
Formel för termodynamikens tredje lag
\(\stackrel{lim\ ∆S=0}{\tiny{T→0}}\)
\(\stackrel{lim\ }{\tiny{T→0}}\) är gränsen där temperaturen tenderar till noll.
\(∆S\) är systemets entropiförändring, mätt i \([J/K]\).
T är temperaturen, mätt i Kelvin \([K]\).
entropiformel
\(∆S=\frac{∆Q}T\)
\(∆S\) är systemets entropiförändring, mätt i \([J/K]\).
\(∆Q\) är förändringen i värme, mätt i joule \([J] \).
T är temperaturen, mätt i Kelvin \([K] \).
Tillämpningar av termodynamikens tredje lag
Absolut noll har aldrig nåtts i laboratorier, vilket gör termodynamikens tredje lag till en teoretisk lag, därför finns det inga tillämpningar av den. Men om denna temperatur nåddes skulle värmemotorerna ha 100 % verkningsgrad, och alla deras värme skulle omvandlas till arbete.
Läs också: Hur man beräknar effektiviteten hos värmemotorer
Hur kom termodynamikens tredje lag till?
Mellan 1906 och 1912 utvecklade den fysikaliska kemisten Walther Nernst termodynamikens tredje lag, han var också ansvarig för forskning inom områdena elektrokemi Det är fotokemi, vilket ger ett stort framsteg i studiet av fysikalisk-kemiska.
Baserat på hans entropistudier, Walther Nernst föreslog att det bara förekommer i perfekta kristallerMen senare skulle han verifiera att temperaturen på absoluta nollpunkten inte ens existerar, men också att, om systemet är nära denna temperatur, kan ett lägsta entropivärde vara erhållits.
Sedan dess har forskare försökt få denna temperatur och nått nivåer närmare och närmare noll. Utifrån det insåg de att det bara kan uppnås inom gaser.
Med utvecklingen av statistisk mekanik, den termodynamikens tredje lag blev en lag som härrörde från de grundläggande lagarna, till skillnad från de andra lagarna som fortsätter att vara grundläggande, eftersom de har en experimentell grund som stöder dem.
termodynamikens lagar
Termodynamikens lagar handlar om sambanden mellan tryck, volym och temperatur med värme, energi och annat fysiska kvantiteter. De är sammansatta av fyra lagar: nolllag, första lag, andra lag och tredje lag.
Termodynamikens nolllag: anger att kroppar vid olika temperaturer kommer att utbyta värme tills de når termisk balans.
termodynamikens första lag: anger att förändringen i inre energi i ett termodynamiskt system ges av skillnaden mellan det arbete som utförs av systemet och förändringen i värme det absorberade.
termodynamikens andra lag: anger att det är omöjligt att skapa en maskin som kan omvandla all sin värme till arbete. Dessutom uttalar hon entropi som graden av oordning i ett system.
termodynamikens tredje lag: anger att det är omöjligt att nå absoluta noll.
Notera
|1| citat från boken Grundkurs i fysik: vätskor, svängningar och vågor, värme (vol. 2).
Av Pamella Raphaella Melo
Fysikalärare
Vill du referera till denna text i ett skol- eller akademiskt arbete? Se:
MELO, Pamela Raphaella. "Tredje lagen om termodynamiken"; Brasilien skola. Tillgänglig i: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-da-termodinamica.htm. Åtkom den 4 augusti 2023.
Klicka för att förstå allt om Carnot-cykeln. Kolla här dess steg, Carnots teori, lösta övningar och mycket mer.
Entropin i ett system är inget annat än måttet på dess grad av desorganisering. Det är möjligt att formulera den andra lagen utifrån begreppet entropi.
Studie av gasernas beteende och den allmänna lagen för perfekta gaser.
Upptäck den fascinerande historien om värmemotorer och deras huvudsakliga användningsområden.
Klicka för att förstå allt om termodynamikens nolllag. Kolla här vad Law Zero säger, dess tillämpningar, lösta övningar och mycket mer.
Vet du vad termiska maskiner, termodynamiska cykler och effektivitet är? Lär dig mer om dessa viktiga termodynamiska koncept.
Gå till texten och lär dig definitionen av termodynamikens första lag, se vilka formler som används av denna lag och kolla in lösta övningar i ämnet.
Isotermisk, isovolumetrisk och adiabatisk transformation. Träffa dem!
Vet du vad termodynamik är? Gå till texten för att ta reda på vilka som är de viktigaste begreppen i ämnet, lär dig om termodynamikens lagar.
Vet du vad absolut noll är? Kolla in vad som skulle hända om vi nådde den, lär dig hur vi kom nära den temperaturen och varför det inte är möjligt att nå den.
