Zákony termodynamiky

Určitě jste někdy slyšeli koncept zákony termodynamiky. Je také známý pro principy termodynamiky. Jedná se o nejzákladnější formulace tohoto oboru fyziky. Je to, jako by to byl náš otec, pokud jde o základ všeho. Jedná se o soubor vzorcových situací, které jsou odpovědné za popis chování takzvaných termodynamických systémů. Tyto systémy jsou částí vesmíru izolovanou teoretickým způsobem, aby bylo možné provádět studie a porozumět všemu, co se týká základní fyziky, jako je teplota, energie a entropie.

V tomto článku vysvětlíme vše, co potřebujete vědět o zákonech termodynamiky.

Zákony termodynamiky

Existují 4 termodynamické zákony, které jsou uvedeny od nuly do tří. Tyto zákony slouží k pochopení všech fyzikálních zákonů našeho vesmíru i nemožnosti určitých jevů v našem světě.

Tyto zákony mají odlišný původ. Některé byly formulovány z předchozích. Poslední známý zákon termodynamiky je nulový zákon. Tyto zákony jsou trvalé ve všech studiích a výzkumech prováděných v laboratořích. Jsou nezbytné k pochopení toho, jak funguje náš vesmír. Budeme popisovat jeden po druhém, jaké jsou termodynamické zákony.

První zákon termodynamiky

Tento zákon to říká energie nemůže být vytvořena nebo zničena, pouze transformována. Toto je také známé jako zákon zachování energie. Prakticky to naznačuje, že v jakémkoli fyzickém systému izolovaném od jeho prostředí bude energie v celém jejím množství vždy stejná. I když lze energii tak či onak přeměnit na jiné druhy energií, celek této energie je vždy stejný.

Uvedeme příklad, abychom tomu lépe porozuměli. Podle tohoto principu, pokud dodáme dané množství energie ve formě tepla do fyzického systému, lze celkové množství energie vypočítat nalezením rozdílu mezi zvýšením jeho vnitřní energie plus prací provedenou systémem v jeho okolí. Jinými slovy, rozdíl mezi energií, kterou má systém v daném okamžiku, a prací, kterou odvedl, bude tepelná energie, která se uvolní. Nicméně, Pokud spočítáme veškerou celkovou energii systému, i když byla jeho část transformována jako teplo, je celkový součet energie systému stejný.

Druhý zákon termodynamiky

Tento zákon říká následující: vzhledem k dostatečnému času budou mít všechny systémy nakonec sklon k nevyváženosti. Tento princip je také známý pod názvem zákona entropie. Lze jej shrnout následovně. Množství entropie, které existuje ve vesmíru, má tendenci se v průběhu času zvyšovat. Entropie systému je měřítkem míry jeho poruchy. To znamená, že druhý zákon termodynamiky nám říká, že stupeň poruchy systémů se zvyšuje, jakmile dosáhnou bodu rovnováhy. To nebo to znamená, že pokud dáme systému dostatek času, bude mít nakonec nerovnováhu.

Toto je zákon, který je zodpovědný za vysvětlení nevratnosti některých fyzikálních jevů. Například, pomáhá nám vysvětlit, proč papír spálil a papír se nemůže vrátit do původního tvaru. V tomto systému známém jako papír a oheň se nepořádek zvýšil do té míry, že není možné se vrátit k jeho původu. Tento zákon zavádí funkci stavu entropie, která v případě fyzických systémů odpovídá za reprezentaci stupně poruchy a její nevyhnutelné ztráty energie.

To vše funguje s entropií, která spojuje stupeň energie, kterou systém nemůže použít, a proto se ztrácí pro životní prostředí. K tomu dochází, pokud jde o změnu rovnovážného stavu. Poslední stupeň rovnováhy bude mít větší entropii než první. Tento zákon stanoví, že změna entropie bude vždy stejná nebo větší než přenos tepla dělený teplotou systému. Teplota je v tomto případě důležitou proměnnou, která definuje entropii systému.

Abychom pochopili druhý princip termodynamiky, uvedeme příklad. Pokud spálíme určité množství hmoty a spojíme míč s výsledným popelem, můžeme ověřit, že je hmoty méně než v počátečním stavu. Je to proto, že hmota se změnila na plyny, které nelze znovu získat, a které vedou k rozptýlení a nepořádku. Takto vidíme, že ve stavu jedna byla alespoň entropie než ve stavu dva.

Třetí zákon termodynamiky

Tento zákon říká následující: při dosažení absolutní nuly se procesy fyzických systémů zastaví. Absolutní nula je nejnižší teplota, na které můžeme být. V tomto případě měříme teplotu ve stupních Kelvina. Tímto způsobem se uvádí, že teplota a chlazení způsobují, že entropie systému je uvedena na absolutní nulu. V těchto případech se s ní zachází spíše jako s určitou konstantou. Když je dosaženo absolutní nuly, procesy fyzických systémů se zastaví. Proto bude mít entropie minimální, ale konstantní hodnotu.

Dosažení absolutní nuly nebo ne je snadné. Hodnota absolutní nuly ve stupních Kelvina je nula, ale pokud ji použijeme při měření teplotní stupnice Celsia je -273.15 stupňů.

Nulový zákon termodynamiky

Tento zákon platil jako poslední a zní takto: pokud A = C a B = C, pak A = B. Toto stanoví základní a základní pravidla ostatních tří zákonů termodynamiky. Je to ten, který předpokládá název zákona tepelné rovnováhy. To znamená, že pokud jsou systémy v tepelné rovnováze nezávisle na jiných systémech, musí být navzájem v tepelné rovnováze. Tento zákon umožňuje stanovit princip teploty. Tento princip slouží k porovnání tepelné energie dvou různých těles nalezených v tepelné rovnováze navzájem. Pokud mají tato dvě tělesa tepelnou rovnováhu, bude zbytečně při stejné teplotě. Pokud na druhé straně oba změní tepelnou rovnováhu pomocí třetího systému, budou také navzájem.

Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o zákonech termodynamiky.