กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์: มันพูดอะไร?

ก กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์ กล่าวถึงความสัมพันธ์ระหว่าง เอนโทรปี และจุดอ้างอิงที่แน่นอนในการพิจารณาว่าเขาเป็น ศูนย์สัมบูรณ์. เธอยังกล่าวด้วยว่าหากเครื่องยนต์ความร้อนสามารถเข้าถึงอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ได้ ความร้อนทั้งหมดของมันจะถูกเปลี่ยนเป็นงาน ทำให้มันเป็นเครื่องจักรที่สมบูรณ์แบบ กฎนี้คำนวณจากขีดจำกัดของเอนโทรปีที่อุณหภูมิมีแนวโน้มเป็นศูนย์

อ่านด้วย: เครื่องชั่งเทอร์โมเมตริกที่ใช้มากที่สุดในวิชาฟิสิกส์คืออะไร?

หัวข้อของบทความนี้

• 1 - สรุปกฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์
• 2 - กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์พูดว่าอย่างไร?
• 3 - สูตรของกฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์
  • สูตรเอนโทรปี
• 4 - การประยุกต์ใช้กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์
• 5 - กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์เกิดขึ้นได้อย่างไร?
• 6 - กฎของอุณหพลศาสตร์

สรุปกฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์

• กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์ถูกกำหนดขึ้นโดยนักเคมีฟิสิกส์ Walther Nernst ซึ่งได้มาจากกฎข้ออื่นของอุณหพลศาสตร์ตามกลศาสตร์ทางสถิติ

• กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์กล่าวว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะไปถึงศูนย์สัมบูรณ์

• นักวิทยาศาสตร์สามารถบรรลุอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกับศูนย์สัมบูรณ์ แต่ยังไม่ถึง

• เอนโทรปีคือการจัดระเบียบของโมเลกุลในระบบ

• กฎของอุณหพลศาสตร์ ได้แก่ กฎศูนย์ กฎข้อที่หนึ่ง กฎข้อที่สอง และกฎข้อที่สาม

• กฎข้อที่ 0 ของอุณหพลศาสตร์ศึกษาสมดุลทางความร้อนระหว่างวัตถุต่างๆ

• กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ศึกษาการอนุรักษ์พลังงานในระบบอุณหพลศาสตร์

• กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ศึกษาเครื่องยนต์ความร้อนและเอนโทรปี

• กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์ศึกษาศูนย์สัมบูรณ์

กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์พูดว่าอย่างไร?

กฎข้อที่สามของเทอร์โมไดนามิกส์ หรือที่เรียกว่า ทฤษฎีบทของเนิร์นส์ หรือ สมมุติฐานของเนิร์นสท์ เป็นกฎ พัฒนาโดยนักเคมีกายภาพ Walther Nernst (พ.ศ. 2407 - 2484) ระหว่างปี พ.ศ. 2449 ถึง พ.ศ. 2455 ซึ่งเป็นชุดของ กฎหมายของ อุณหพลศาสตร์.

ในปี 1912 Nernst ได้ประกาศกฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์เป็น:

เป็นไปไม่ได้ ด้วยชุดของกระบวนการที่จำกัด เพื่อให้ได้อุณหภูมิเป็นศูนย์สัมบูรณ์|1|

ตามกฎข้อนี้ เมื่อเราเข้าใกล้ระบบจนถึงอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ในหน่วยเคลวิน เอนโทรปี (ระดับความผิดปกติของระบบ) จะมีค่าต่ำสุด มูลค่า ทำให้กระบวนการทั้งหมดที่เกี่ยวข้องหยุดกิจกรรม ทำให้สามารถระบุจุดอ้างอิงที่สามารถกำหนดได้ เอนโทรปี ในกรณีของ เครื่องเทอร์มอลเมื่อถึงศูนย์สัมบูรณ์ พวกเขาจะสามารถแปลงทั้งหมดของพวกเขาได้ พลังงานความร้อน (ความร้อน) ใน งานโดยไม่มีการสูญเสีย

เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้น แนวคิดของเอนโทรปีได้รับการแนะนำในกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ซึ่งเป็นระดับของการเคลื่อนไหวและการสั่นสะเทือนของโมเลกุลของระบบ ยิ่งมีความเป็นไปได้ในการเคลื่อนไหวมากเท่าไหร่ ค่าเอนโทรปีก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

อย่าหยุดตอนนี้... มีเพิ่มเติมหลังจากการประชาสัมพันธ์ ;)

สูตรของกฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์

\(\stackrel{lim\ ⁡∆S=0}{\tiny{T→0}}\)

• \(\stackrel{lim\ ⁡}{\tiny{T→0}}\) คือขีดจำกัดที่อุณหภูมิมีแนวโน้มเป็นศูนย์

• \(∆S\) คือการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของระบบ วัดเป็น \([J/K]\).

• ต คืออุณหภูมิวัดเป็นเคลวิน \([K]\).

• สูตรเอนโทรปี

\(∆S=\frac{∆Q}T\)

• \(∆S\) คือการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของระบบ วัดเป็น \([J/K]\).

• \(∆Q\) คือการเปลี่ยนแปลงของความร้อน หน่วยวัดเป็นจูล \([ญ] \).

• ต คืออุณหภูมิวัดเป็นเคลวิน \([K] \).

การประยุกต์ใช้กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์

ห้องปฏิบัติการไม่เคยไปถึงศูนย์สัมบูรณ์ ทำให้กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์เป็น กฎหมายเชิงทฤษฎีจึงไม่มีการนำไปใช้. อย่างไรก็ตาม หากถึงอุณหภูมินี้ เครื่องยนต์ความร้อนจะมีประสิทธิภาพ 100% และทั้งหมดของพวกเขา ความร้อน จะถูกดัดแปลงเป็นผลงาน

อ่านด้วย: วิธีคำนวณประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อน

กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์เกิดขึ้นได้อย่างไร?

ระหว่างปี พ.ศ. 2449 ถึง พ.ศ. 2455 วอลเธอร์ เนิร์นสท์ นักเคมีกายภาพได้พัฒนากฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์ เขายังรับผิดชอบการวิจัยในด้าน เคมีไฟฟ้า มันคือ โฟโตเคมี, ให้ความก้าวหน้าที่สำคัญในการศึกษาของ ฟิสิกส์เคมี.

จากการศึกษาเอนโทรปีของเขาพบว่า Walther Nernst เสนอว่ามันเกิดขึ้นในผลึกที่สมบูรณ์แบบเท่านั้นอย่างไรก็ตาม ในเวลาต่อมา เขาจะตรวจสอบได้ว่า แท้จริงแล้ว อุณหภูมิที่เป็นศูนย์สัมบูรณ์นั้นไม่มีอยู่จริงด้วยซ้ำ แต่ยังรวมถึงว่าหากระบบมีอุณหภูมิใกล้เคียงกับค่านี้ ค่าเอนโทรปีขั้นต่ำอาจเป็นได้ ได้รับ

นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามที่จะได้รับอุณหภูมินี้ โดยเข้าใกล้ระดับที่เข้าใกล้ศูนย์ขึ้นเรื่อยๆ ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงตระหนักว่าสิ่งนี้สามารถบรรลุได้เฉพาะใน ก๊าซ.

ด้วยการพัฒนากลศาสตร์ทางสถิติทำให้ กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์กลายเป็นกฎที่มาจากกฎพื้นฐานซึ่งแตกต่างจากกฎหมายอื่น ๆ ที่ยังคงเป็นพื้นฐาน เนื่องจากมีพื้นฐานการทดลองที่สนับสนุน

กฎของอุณหพลศาสตร์

กฎของอุณหพลศาสตร์เกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์ระหว่างความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิกับความร้อน พลังงาน และอื่นๆ ปริมาณทางกายภาพ. ประกอบด้วยกฎสี่ข้อ ได้แก่ กฎศูนย์ กฎข้อที่หนึ่ง กฎข้อที่สอง และกฎข้อที่สาม

• กฎข้อที่ศูนย์ของอุณหพลศาสตร์: ระบุว่าร่างกายที่อุณหภูมิต่างกันจะแลกเปลี่ยนความร้อนจนกว่าจะถึง สมดุลความร้อน.

• กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์: ระบุว่าการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายในของระบบอุณหพลศาสตร์ได้รับจากความแตกต่างระหว่างงานที่ระบบทำกับการเปลี่ยนแปลงของความร้อนที่ดูดซับไว้

• กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์: ระบุว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องจักรที่สามารถแปลงความร้อนทั้งหมดให้เป็นงานได้ นอกจากนี้ เธอประกาศเอนโทรปีเป็นระดับของความผิดปกติในระบบ

• กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์: ระบุว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะไปถึงศูนย์สัมบูรณ์

บันทึก

|1| อ้างจากหนังสือ รายวิชาฟิสิกส์พื้นฐาน ของไหล การแกว่งและคลื่น ความร้อน (ฉบับที่ 2).

โดย Pamella Raphaella Melo
ครูฟิสิกส์

คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่? ดู:

เมโล, พาเมลา ราฟาเอลลา "กฎข้อที่สามของอุณหพลศาสตร์"; โรงเรียนบราซิล. มีอยู่ใน: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-da-termodinamica.htm. เข้าถึงเมื่อ 4 สิงหาคม 2566

คลิกเพื่อทำความเข้าใจทุกอย่างเกี่ยวกับวัฏจักรการ์โนต์ ดูขั้นตอนที่นี่ ทฤษฎีของ Carnot เฉลยแบบฝึกหัด และอื่นๆ อีกมากมาย

เอนโทรปีของระบบไม่มีอะไรมากไปกว่าการวัดระดับความระส่ำระสายของระบบ เป็นไปได้ที่จะกำหนดกฎข้อที่สองจากแนวคิดเรื่องเอนโทรปี

ศึกษาพฤติกรรมของแก๊สและกฎทั่วไปของแก๊สสมบูรณ์

ค้นพบประวัติศาสตร์อันน่าทึ่งของเครื่องยนต์ความร้อนและการใช้งานหลัก

คลิกเพื่อทำความเข้าใจทุกอย่างเกี่ยวกับกฎศูนย์ของอุณหพลศาสตร์ ตรวจสอบสิ่งที่ Law Zero พูดไว้ที่นี่ แอปพลิเคชัน เฉลยแบบฝึกหัด และอื่นๆ อีกมากมาย

คุณรู้หรือไม่ว่าเครื่องจักรความร้อน วัฏจักรอุณหพลศาสตร์ และประสิทธิภาพคืออะไร เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแนวคิดทางอุณหพลศาสตร์ที่สำคัญเหล่านี้

เข้าถึงข้อความและเรียนรู้คำจำกัดความของกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ ดูว่ากฎนี้ใช้สูตรใดและตรวจสอบแบบฝึกหัดที่แก้ไขแล้วในหัวข้อนี้

การแปลงไอโซเทอร์มอล ไอโซโวลูเมตริก และอะเดียแบติก พบกับพวกเขา!

คุณรู้หรือไม่ว่าอุณหพลศาสตร์คืออะไร? เข้าถึงข้อความเพื่อดูว่าแนวคิดใดเป็นแนวคิดที่สำคัญที่สุดในหัวข้อนี้ เรียนรู้เกี่ยวกับกฎของอุณหพลศาสตร์

คุณรู้หรือไม่ว่าศูนย์สัมบูรณ์คืออะไร? ตรวจสอบว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากเราไปถึงจุดนั้น เรียนรู้ว่าเราเข้าใกล้อุณหภูมินั้นได้อย่างไร และเหตุใดจึงไปไม่ถึง