закони термодинамике

Објашњавамо који су закони термодинамике, порекло ових принципа и главне карактеристике сваког од њих.

Закони термодинамике служе за разумевање физичких закона универзума.

Који су закони термодинамике?

Закони термодинамике (или принципи термодинамике) описују понашање три основне физичке величине, температура, тхе Енергија анд тхеентропија, који карактеришу термодинамичке системе. Термин "термодинамика" потиче од грчког термос, Шта то значи "топлота“, И динамос, Шта то значи "сила”.

Математички, ове принципе описује а комплет једначина које објашњавају понашање термодинамичких система, дефинисаних као било који предмет проучавања (из а молекула или а људско биће, све док атмосфера или кључале воде у шерпи).

Постоје четири закона термодинамике и они су кључни за разумевање физичких закона универзум и немогућност одређених појава као што су кретање вечитим.

Порекло закона термодинамике

Четири принципа термодинамика Они имају различито порекло, а неки су формулисани из претходних. Први који је установљен, заправо, био је други, дело француског физичара и инжењера Николаса Леонарда Садија Карноа 1824. године.

Међутим, 1860. године овај принцип су поново формулисали Рудолф Клаузијус и Вилијам Томпсон, додајући тада оно што данас називамо Првим законом термодинамике. Касније се појавио трећи, познат и као „Нерст постулат“, јер је настао захваљујући студијама Валтера Нернста између 1906. и 1912. године.

Коначно, такозвани „нулти закон” појавио се 1930. године, који су предложили Гугенхајм и Фаулер. Треба рећи да није у свим областима признат као прави закон.

Први закон термодинамике

Енергија се не може створити или уништити, само трансформисати.

Први закон се зове „Закон о одржању енергије“ јер то диктира у било ком систем изолован од свог окружења, укупна количина енергије ће увек бити иста, иако се може трансформисати из једног облика енергије у различите. Или другим речима: енергија се не може створити или уништити, само трансформисати.

Дакле, давањем дате количине топлоте (К) физичком систему, његова укупна количина енергије може се израчунати као испоручена топлота минуспосао (В) које систем изводи на свом окружењу. Изражено у формули: ΔУ = К - В.

Као пример овог закона, замислимо авионски мотор. То је термодинамички систем који се састоји од горива које хемијски реагује током процеса сагоревање, ослобађа топлоту и обавља рад (који тера авион да се креће). Дакле: ако бисмо могли да измеримо количину обављеног рада и ослобођену топлоту, могли бисмо да израчунамо укупну енергију система и закључимо да је енергија у мотору остала константна током лета: енергија није ни створена ни уништена, већ је извршена промена оф хемијска енергија до калоријска енергија ИКинетичке енергије (кретање, односно рад).

Други закон термодинамике

С обзиром на довољно времена, сви системи ће на крају имати тенденцију дебаланса.

Други закон, такође назван „Закон ентропије“, може се сажети у томе да је количина ентропија у универзуму има тенденцију повећања у временске прилике. То значи да се степен неуређености система повећава све док не дође до тачке равнотеже, што је стање највеће неуређености система.

Овај закон уводи фундаментални концепт у физику: појам ентропије (представљена словом С), која у случају физичких система представља степен неуређености. Испоставља се да у сваком физичком процесу у коме долази до трансформације енергије, одређена количина енергије није употребљива, односно не може да изврши рад. Ако не можете да радите, у већини случајева та енергија је топлота. Та топлота коју систем ослобађа, оно што ради је повећање поремећаја система, његове ентропије. Ентропија је мера поремећаја система.

Формулација овог закона утврђује да ће промена ентропије (дС) увек бити једнака или већа одпренос топлоте (дК), подељено са температуром (Т) система. То јест, да: дС ≥ дК / Т.

Да бисмо ово разумели на примеру, довољно је спалити одређену количину материја а затим сакупите настали пепео. Када их измеримо, уверићемо се да је то мање материје од онога што је било у свом почетном стању: део материје је претворен у топлоту у облику гасови да не могу да раде на систему и да доприносе његовом поремећају.

Трећи закон термодинамике

По достизању апсолутне нуле процеси физичких система престају.

Трећи закон каже да ће ентропија система који је доведен на апсолутну нулу бити одређена константа. Другим речима:

  • По достизању апсолутне нуле (нула у келвиновим јединицама), процеси физичких система престају.
  • Након достизања апсолутне нуле (нула у келвиновим јединицама), ентропија има константну минималну вредност.

Тешко је достићи такозвану апсолутну нулу (-273,15°Ц) на дневном нивоу, али о овом закону можемо размишљати анализирајући шта се дешава у замрзивачу: храна које тамо депонујемо толико ће се охладити да ће се биохемијски процеси у њему успорити или чак зауставити. Зато се његово разлагање одлаже и његово потрошња много дуже.

Нулти закон термодинамике

„Нулти закон“ се логички изражава овако: ако је А = Ц и Б = Ц, онда је А = Б.

„Нулти закон“ је познат под тим именом иако је био последњи који се кандидовао. Такође познат као Закон топлотне равнотеже, овај принцип налаже да: „Ако су два система ин топлотна равнотежа независно са трећим системом, они такође морају бити у топлотној равнотежи једни са другима. Логички се може изразити на следећи начин: ако је А = Ц и Б = Ц, онда је А = Б.

Овај закон нам омогућава да упоредимо топлотну енергију три различита тела А, Б и Ц. Ако је тело А у топлотној равнотежи са телом Ц (имају исту температуру) и Б такође има исту температуру као Ц, онда А и Б имају исту температуру.

Други начин да се изрази овај принцип је да се тврди да када два тела са различитим температурама дођу у контакт, они размењују топлоту док се њихове температуре не изједначе.

Свакодневне примере овог закона је лако пронаћи. Када уђемо у хладну или топлу воду, приметићемо разлику у температури тек током првих минута пошто ће наше тело тада ући у топлотну равнотежу саВода и више нећемо примећивати разлику. Исто се дешава и када уђемо у топлу или хладну просторију: прво ћемо приметити температуру, али онда ћемо престати да опажамо разлику јер ћемо са њом ући у топлотну равнотежу.

!-- GDPR -->