Termodynamiikan lait

Olet varmasti koskaan kuullut käsitteen termodynamiikan lait. Se tunnetaan myös termodynamiikan periaatteista. Nämä viittaavat tämän fysiikan haaran alkeellisimpiin muotoiluihin. On kuin hän olisi isämme kaiken perustan kannalta. Ne ovat joukko kaavatilanteita, jotka ovat vastuussa ns. Termodynaamisten järjestelmien käyttäytymisen kuvaamisesta. Nämä järjestelmät ovat osa maailmankaikkeutta, joka on eristetty teoreettisella tavalla voidakseen tehdä tutkimuksia ja ymmärtää kaiken, mikä koskee perusfysiikkaa, kuten lämpötilaa, energiaa ja entropiaa.

Tässä artikkelissa selitämme kaiken, mitä sinun tarvitsee tietää termodynamiikan laeista.

Termodynamiikan lait

Termodynamiikassa on 4 lakia, ja ne on lueteltu nollasta kolmeen. Nämä lait auttavat ymmärtämään maailmankaikkeutemme kaikkia fyysisiä lakeja sekä tiettyjen ilmiöiden mahdottomuutta nähdä maailmassamme.

Näillä laeilla on erilainen tai alkuperä. Jotkut muotoiltiin edellisistä. Viimeinen tunnettu termodynamiikan laki on nollalaki. Nämä lait ovat pysyviä kaikissa laboratorioissa tehtävissä tutkimuksissa. Ne ovat välttämättömiä ymmärtämään, miten universumimme toimii. Aiomme kuvata yksi kerrallaan, mitkä ovat termodynamiikan lait.

Ensimmäinen termodynamiikan laki

Tämä laki sanoo sen energiaa ei voida luoda tai tuhota, vain muuttaa. Tätä kutsutaan myös energiansäästölaiksi. Se osoittaa käytännössä, että missä tahansa fyysisessä järjestelmässä, joka on eristetty ympäristöstä, energia koko määrällään on aina sama. Vaikka energia voidaan muuntaa tavalla tai toisella muun tyyppisiksi energioiksi, kaiken tämän energian kokonaisuus on aina sama.

Annamme esimerkin ymmärtääksemme sen paremmin. Tätä periaatetta noudattaen, jos toimitamme fyysiseen järjestelmään tietyn määrän energiaa lämmön muodossa, energian kokonaismäärä voidaan laskea etsimällä ero sen sisäisen energian kasvun plus järjestelmän tekemän työn välillä ympäristö. Toisin sanoen järjestelmän tällä hetkellä olevan energian ja tekemän työn välinen ero on vapautuva lämpöenergia. Kuitenkin, Jos laskemme yhteen järjestelmän koko energian, vaikka osa siitä on muunnettu lämpöksi, järjestelmän energian kokonaissumma on sama.

Termodynamiikan toinen laki

Tämä laki sanoo seuraavaa: kun annetaan riittävästi aikaa, kaikki järjestelmät pyrkivät lopulta epätasapainoon. Tämä periaate tunnetaan myös nimellä entropian laki. Se voidaan tiivistää seuraavasti. Universumissa olevan entropian määrällä on taipumus kasvaa ajan myötä. Järjestelmän entropia mittaa sen häiriöastetta. Toisin sanoen termodynamiikan toinen laki kertoo meille, että järjestelmien häiriöaste kasvaa, kun ne ovat saavuttaneet tasapainopisteen. Tämä tai se tarkoittaa, että jos annamme tarpeeksi aikaa järjestelmälle, siinä on lopulta epätasapaino.

Tämä on laki, joka on vastuussa joidenkin fyysisten ilmiöiden peruuttamattomuuden selittämisestä. Esimerkiksi, auttaa meitä selittämään, miksi paperi on palanut, paperi ei voi palata alkuperäiseen muotoonsa. Tässä paperi- ja tulipaloina tunnetussa järjestelmässä häiriöt ovat lisääntyneet siinä määrin, että ei ole mahdollista palata alkuperäänsä. Tämä laki esittelee entropiatilan toiminnon, joka fyysisten järjestelmien tapauksessa on vastuussa häiriön asteen ja sen väistämättömän energian menetyksen edustamisesta.

Kaikki tämä toimii entropian kanssa, joka yhdistää energian asteen, jota järjestelmä ei voi käyttää ja joka siten menetetään ympäristölle. Tämä tapahtuu, jos se on muutos tasapainotilassa. Viimeisellä tasapainotasolla on enemmän entropiaa kuin ensimmäisellä. Tämän lain mukaan entropian muutos on aina yhtä suuri tai suurempi kuin lämmönsiirto jaettuna järjestelmän lämpötilalla. Lämpötila on tässä tapauksessa tärkeä muuttuja järjestelmän entropian määrittelemiseksi.

Termodynamiikan toisen periaatteen ymmärtämiseksi annamme esimerkin. Jos poltamme tietyn määrän ainetta ja laitamme pallon yhteen saadun tuhkan kanssa, voimme varmistaa, että ainetta on vähemmän kuin alkutilassa. Tämä johtuu siitä, että aineesta on tullut kaasuja, joita ei voida ottaa talteen ja jotka johtavat leviämiseen ja häiriöihin. Näin näemme, että tilassa yksi oli ainakin entropia kuin tilassa kaksi.

Kolmas termodynamiikan laki

Tämä laki sanoo seuraavaa: kun saavutetaan absoluuttinen nolla, fyysisten järjestelmien prosessit pysähtyvät. Absoluuttinen nolla on alin lämpötila, jossa voimme olla. Tässä tapauksessa mitataan lämpötila Kelvin-asteina. Tällä tavoin todetaan, että lämpötila ja jäähdytys aiheuttavat järjestelmän entropian absoluuttisen nollan. Näissä tapauksissa sitä kohdellaan enemmän kuin vakio vakio. Kun absoluuttinen nolla saavutetaan, fyysisten järjestelmien prosessit pysähtyvät. Siksi entropialla on minimi, mutta vakioarvo.

Absoluuttisen nollan saavuttaminen tai ei ole helppoa. Absoluuttisen nollan arvo kelvin-asteina on nolla, mutta jos käytämme sitä Celsius-lämpötilan asteikon mittauksessa on -273.15 astetta.

Termodynamiikan nolla laki

Tämä laki oli viimeinen, ja se kuuluu seuraavasti: jos A = C ja B = C, niin A = B. Tämä muodostaa termodynamiikan kolmen muun lain perus- ja perussäännöt. Se oletetaan termisen tasapainon lain nimellä. Toisin sanoen, jos järjestelmät ovat termisessä tasapainossa itsenäisesti muiden järjestelmien kanssa, niiden on oltava termisessä tasapainossa keskenään. Tämä laki mahdollistaa lämpötilaperiaatteen vahvistamisen. Tämän periaatteen tarkoituksena on verrata kahden lämpötasapainossa olevan kehon lämpöenergiaa toisiinsa. Jos näillä kahdella kappaleella on terminen tasapaino, se on tarpeettomasti samassa lämpötilassa. Jos toisaalta molemmat muuttavat lämpötasapainoa kolmannella järjestelmällä, ne ovat myös keskenään.

Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää termodynamiikan laeista.