Zakoni termodinamike

Sigurno ste ikada čuli koncept zakoni termodinamike. Također je poznat po načelima termodinamike. Oni se odnose na najosnovnije formulacije ove grane fizike. Kao da nam je otac u osnovi svega. Oni su skup situacija formule koje su odgovorne za opisivanje ponašanja takozvanih termodinamičkih sustava. Ti su sustavi dio svemira izoliran na teoretski način da bi mogao izvoditi studije i razumjeti sve što se tiče temeljne fizike poput temperature, energije i entropije.

U ovom ćemo članku objasniti sve što trebate znati o zakonima termodinamike.

Zakoni termodinamike

Postoje 4 zakona termodinamike i navedeni su od nule do tri, ti zakoni služe za razumijevanje svih fizičkih zakona našeg svemira, kao i nemogućnosti određenih pojava koje se vide u našem svijetu.

Ti zakoni imaju različito podrijetlo. Neki su formulirani iz prethodnih. Posljednji poznati zakon termodinamike je nulti zakon. Ti su zakoni trajni u svim studijama i istraživanjima koja se provode u laboratorijima. Oni su neophodni da bi se razumjelo kako funkcionira naš svemir. Opisat ćemo jedan po jedan koji su zakoni termodinamike.

Prvi zakon termodinamike

Ovaj zakon to kaže energija se ne može stvoriti ili uništiti, već samo transformirati. To je također poznato kao zakon očuvanja energije. Praktično ukazuje na to da će u bilo kojem fizičkom sustavu izoliranom iz svoje okoline energija u svoj svojoj količini uvijek biti ista. Iako se energija na ovaj ili onaj način može transformirati u druge vrste energija, ukupnost sve te energije uvijek je ista.

Dat ćemo primjer kako bismo ga bolje razumjeli. Slijedom ovog načela, ako fizičkom sustavu isporučujemo zadanu količinu energije u obliku topline, ukupna količina energije može se izračunati pronalaženjem razlike između povećanja njegove unutarnje energije plus rada koji sustav obavlja u svom okruženje. Drugim riječima, razlika između energije koju sustav ima u tom trenutku i posla koji je obavio bit će oslobođena toplinska energija. Međutim, Ako zbrojimo svu ukupnu energiju sustava, čak i ako je dio transformiran u toplinu, ukupan zbroj energije sustava je jednak.

Drugi zakon termodinamike

Ovaj zakon kaže sljedeće: s obzirom na dovoljno vremena, svi će se sustavi na kraju težiti neravnoteži. Ovo je načelo poznato i pod nazivom zakona entropije. Može se sažeti kako slijedi. Količina entropije koja postoji u svemiru s vremenom se povećava. Entropija sustava je ono što mjeri njegov stupanj neuređenosti. Odnosno, drugi zakon termodinamike govori nam da se stupanj poremećaja sustava povećava kad dosegnu točku ravnoteže. To ili znači da će, ako damo dovoljno vremena sustavu, na kraju doći do neravnoteže.

To je zakon koji je odgovoran za objašnjenje nepovratnosti nekih fizičkih pojava. Na primjer, pomaže nam objasniti zašto je papir izgorio papir se ne može vratiti u svoj izvorni oblik. U ovom sustavu poznatom kao papir i vatra, nered se povećao do te mjere da se nije moguće vratiti svom izvoru. Ovim se zakonom uvodi funkcija stanja entropije koja je u slučaju fizičkih sustava odgovorna za predstavljanje stupnja poremećaja i njegovog neizbježnog gubitka energije.

Sve to djeluje s entropijom, povezujući stupanj energije koju sustav ne može iskoristiti i zbog toga se gubi za okoliš. To se događa ako se radi o promjeni stanja ravnoteže. Posljednji stupanj ravnoteže imat će više entropije od prvog. Ovaj zakon kaže da će promjena entropije uvijek biti jednaka ili veća od prijenosa topline podijeljenog s temperaturom sustava. Temperatura je u ovom slučaju važna varijabla za definiranje entropije sustava.

Da bismo razumjeli drugo načelo termodinamike, dat ćemo primjer. Ako izgorimo određenu količinu materije i stavimo loptu zajedno s nastalim pepelom, možemo provjeriti ima li manje tvari nego u početnom stanju. To je zato što se materija pretvorila u plinove koji se ne mogu povratiti i koji dovode do disperzije i nereda. Tako vidimo da je u državi jedan postojala barem entropija nego u državi dva.

Treći zakon termodinamike

Ovaj zakon kaže sljedeće: pri postizanju apsolutne nule procesi fizičkih sustava zaustavljaju se. Apsolutna nula je najniža temperatura na kojoj možemo biti. U ovom slučaju mjerimo temperaturu u Kelvinima. Na taj se način navodi da temperatura i hlađenje dovode do entropije sustava na apsolutnu nulu. U tim se slučajevima više tretira kao određena konstanta. Kad se postigne apsolutna nula, procesi fizičkih sustava prestaju. Stoga će entropija imati minimalnu, ali konstantnu vrijednost.

Postići apsolutnu nulu ili ne jednostavno je. Vrijednost apsolutne nule u kelvinskim stupnjevima je nula, ali ako je koristimo u mjerenju Celzijeve skale temperature je -273.15 stupnjeva.

Nulti zakon termodinamike

Ovaj zakon je posljednji pokrenut i glasi kako slijedi: ako su A = C i B = C, tada je A = B. Ovim se uspostavljaju osnovni i temeljni propisi ostala tri zakona termodinamike. To je ono koje pretpostavlja naziv zakona toplinske ravnoteže. Odnosno, ako su sustavi u toplinskoj ravnoteži neovisno o drugim sustavima, oni moraju biti međusobno u toplinskoj ravnoteži. Ovaj zakon omogućuje uspostavljanje principa temperature. Ovaj princip služi za usporedbu toplinske energije dvaju različitih tijela koja se nalaze u toplinskoj ravnoteži. Ako ova dva tijela imaju toplinsku ravnotežu, bit će nepotrebno na istoj temperaturi. Ako, s druge strane, oboje promijene toplinsku ravnotežu trećim sustavom, bit će i međusobno.

Nadam se da ćete s ovim podacima saznati više o zakonima termodinamike.