А третій закон термодинаміки розглядає відносини між ентропія і абсолютна точка відліку для його визначення, він є абсолютний нуль. Вона також стверджує, що якби тепловий двигун міг досягти абсолютного нуля температури, все його тепло було б перетворено на роботу, що зробило б його ідеальною машиною. Цей закон обчислюється на основі межі ентропії, де температура прагне до нуля.
Читайте також: Які термометричні шкали найчастіше використовуються у фізиці?
Теми цієї статті
- 1 - Короткий зміст третього закону термодинаміки
- 2 - Що говорить третій закон термодинаміки?
-
3 – Формула третього закону термодинаміки
- формула ентропії
- 4 - Застосування третього закону термодинаміки
- 5 - Як виник третій закон термодинаміки?
- 6 - Закони термодинаміки
Короткий зміст третього закону термодинаміки
Третій закон термодинаміки був сформульований фізико-хіміком Вальтером Нернстом, будучи похідним від інших законів термодинаміки, відповідно до статистичної механіки.
Третій закон термодинаміки стверджує, що неможливо досягти абсолютного нуля.
Вченим вдалося досягти температури, близької до абсолютного нуля, але поки що не досягли його.
Ентропія — це організація молекул у системі.
Законами термодинаміки є нульовий закон, перший закон, другий закон і третій закон.
Нульовий закон термодинаміки вивчає теплову рівновагу між різними тілами.
Перший закон термодинаміки вивчає збереження енергії в термодинамічних системах.
Другий закон термодинаміки вивчає теплові двигуни та ентропію.
Третій закон термодинаміки вивчає абсолютний нуль.
Що говорить третій закон термодинаміки?
Третій закон термодинаміки, відомий як теорема Нернста або постулат Нернста, є законом розроблений фізико-хіміком Вальтером Нернстом (1864-1941) між 1906 і 1912 роками, який становить набір закони термодинаміка.
У 1912 році Нернст оголосив третій закон термодинаміки:
Неможливо будь-якою кінцевою серією процесів досягти абсолютного нуля температури.|1|
Відповідно до цього закону, коли ми наближаємося до температури абсолютного нуля в Кельвінах, ентропія (ступінь невпорядкованості системи) буде найнижчою значення, в результаті чого всі залучені процеси припиняють свою діяльність, що дозволяє визначити точку відліку, в якій можна визначити ентропія. У випадку Теплові машини, досягнувши абсолютного нуля, вони зможуть конвертувати всі свої Термальна енергія (тепло) в працювати, без втрат.
Для кращого розуміння у другому законі термодинаміки вводиться поняття ентропії як ступеня руху та коливань молекул системи; чим більша можливість руху, тим більша ентропія.
Не зупиняйся зараз... Після розголосу буде більше ;)
Формула третього закону термодинаміки
\(\stackrel{lim\ ∆S=0}{\tiny{T→0}}\)
\(\stackrel{lim\ }{\tiny{T→0}}\) це межа, де температура прагне до нуля.
\(∆S\) зміна ентропії системи, виміряна в \([J/K]\).
Т це температура, виміряна в Кельвінах \([K]\).
формула ентропії
\(∆S=\frac{∆Q}T\)
\(∆S\) зміна ентропії системи, виміряна в \([J/K]\).
\(∆Q\) це зміна тепла, виміряна в Джоулях \([J] \).
Т це температура, виміряна в Кельвінах \([K] \).
Застосування третього закону термодинаміки
Абсолютний нуль ніколи не досягався в лабораторіях, що робить третій закон термодинаміки а теоретичний закон, отже, немає його застосувань. Однак, якби ця температура була досягнута, теплові двигуни мали б 100% ККД, і все їх тепло було б перетворено на роботу.
Читайте також: Як розрахувати ККД теплових двигунів
Як виник третій закон термодинаміки?
Між 1906 і 1912 роками фізико-хімік Вальтер Нернст розробив третій закон термодинаміки, він також відповідав за дослідження в галузі електрохімії Це є фотохімія, забезпечивши великий прогрес у вивченні фізико-хімічні.
Грунтуючись на своїх дослідженнях ентропії, Вальтер Нернст припустив, що це відбувається лише в ідеальних кристалаходнак пізніше він переконався, що насправді температури абсолютного нуля навіть не існує, але також, що, якщо система близька до цієї температури, може бути мінімальне значення ентропії отримано.
З того часу вчені намагалися отримати цю температуру, досягаючи рівнів, що були все ближче до нуля. Виходячи з цього, вони зрозуміли, що це може бути досягнуто лише в гази.
З розвитком статистичної механіки в Третій закон термодинаміки став законом, що випливає з основних законів, на відміну від інших законів, які залишаються фундаментальними, оскільки вони мають експериментальну базу, яка їх підтримує.
закони термодинаміки
Закони термодинаміки стосуються зв’язків між тиском, об’ємом і температурою з теплотою, енергією та іншими фізичні величини. Вони складаються з чотирьох законів: нульового закону, першого закону, другого закону та третього закону.
Нульовий закон термодинаміки: стверджує, що тіла при різних температурах будуть обмінюватися теплом, поки не досягнуть тепловий баланс.
перший закон термодинаміки: стверджує, що зміна внутрішньої енергії термодинамічної системи визначається різницею між роботою, виконаною системою, і зміною тепла, яке вона поглинає.
другий закон термодинаміки: стверджує, що неможливо створити машину, здатну перетворювати всю свою теплоту в роботу. Крім того, вона проголошує ентропію як ступінь безладу в системі.
третій закон термодинаміки: стверджує, що неможливо досягти абсолютного нуля.
Примітка
|1| цитата з книги Базовий курс фізики: рідини, коливання і хвилі, тепло (т. 2).
Памелла Рафаелла Мело
Вчитель фізики
Чи хотіли б ви посилатися на цей текст у шкільній чи навчальній роботі? Подивіться:
МЕЛО, Памела Рафаелла. «Третій закон термодинаміки»; Бразильська школа. Доступний у: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/terceira-lei-da-termodinamica.htm. Перевірено 4 серпня 2023 р.
Натисніть, щоб зрозуміти все про цикл Карно. Перегляньте тут його кроки, теорію Карно, розв’язані вправи та багато іншого.
Ентропія системи є не що інше, як міра її ступеня неорганізованості. З поняття ентропії можна сформулювати другий закон.
Вивчення поведінки газів і загальний закон ідеальних газів.
Відкрийте для себе захоплюючу історію теплових двигунів та їх головне використання.
Натисніть, щоб зрозуміти все про нульовий закон термодинаміки. Перегляньте тут, що говорить Law Zero, його застосування, розв’язані вправи та багато іншого.
Чи знаєте ви, що таке теплові машини, термодинамічні цикли та ККД? Дізнайтеся більше про ці важливі поняття термодинаміки.
Ознайомтеся з текстом і вивчіть визначення першого закону термодинаміки, подивіться, які формули використовує цей закон, і перегляньте розв’язані вправи на цю тему.
Ізотермічне, ізоволюметричне та адіабатичне перетворення. Зустрічайте їх!
Чи знаєте ви, що таке термодинаміка? Отримайте доступ до тексту, щоб дізнатися, які найважливіші поняття з цього предмету, дізнатися про закони термодинаміки.
Чи знаєте ви, що таке абсолютний нуль? Перевірте, що станеться, якщо ми досягнемо її, дізнаємося, як ми наблизилися до цієї температури та чому її неможливо досягти.