חוקי תרמודינמיקה

אנטרופיית היקום

בוודאי שמעתם את הרעיון של חוקי תרמודינמיקה. זה ידוע גם בעקרונות התרמודינמיקה. אלה מתייחסים לניסוחים היסודיים ביותר של ענף זה של הפיזיקה. זה כאילו שהוא אבינו מבחינת הבסיס לכל. הם קבוצה של מצבי נוסחה האחראיים לתיאור התנהגותן של מערכות תרמודינמיות כביכול. מערכות אלו הן חלק מהיקום המבודד בצורה תיאורטית כדי להיות מסוגל לעשות מחקרים ולהבין את כל מה שנוגע לפיזיקה בסיסית כמו טמפרטורה, אנרגיה ואנטרופיה.

במאמר זה אנו הולכים להסביר את כל מה שאתה צריך לדעת על חוקי התרמודינמיקה.

חוקי תרמודינמיקה

אנטרופיה

ישנם 4 חוקים של תרמודינמיקה והם מפורטים מאפס לשלוש נקודות, חוקים אלה משמשים להבנת כל החוקים הפיזיקליים של היקום שלנו, כמו גם את האפשרות לתופעות מסוימות להיראות בעולמנו.

חוקים אלה הם שונים או מקורם. חלקם גובשו מהקודמים. החוק האחרון הידוע של התרמודינמיקה הוא חוק האפס. חוקים אלה הם קבועים בכל המחקרים והמחקרים המבוצעים במעבדות. הם חיוניים כדי להבין כיצד פועל היקום שלנו. אנו מתארים בזה אחר זה מהם חוקי התרמודינמיקה.

החוק הראשון של התרמודינמיקה

חשיבותם של חוקי התרמודינמיקה

החוק הזה אומר את זה לא ניתן ליצור או להרוס אנרגיה, אלא להפוך אותה. זה ידוע גם כחוק שימור האנרגיה. זה מעיד למעשה כי בכל מערכת פיזיקלית המבודדת מסביבתה, האנרגיה בכל כמותה תמיד תהיה זהה. למרות שניתן להפוך אנרגיה בצורה כזו או אחרת לסוגים אחרים של אנרגיות, מכלול האנרגיה הזו תמיד זהה.

אנחנו הולכים לתת דוגמה כדי להבין את זה טוב יותר. בהתאם לעיקרון זה, אם אנו מספקים כמות מסוימת של אנרגיה בצורת חום למערכת פיזית, ניתן לחשב את כמות האנרגיה הכוללת על ידי מציאת ההבדל בין הגידול באנרגיה הפנימית שלה לבין העבודה שביצעה המערכת במערכת שלה. הסביבה. כלומר, ההבדל בין האנרגיה שיש למערכת באותו הרגע לבין העבודה שביצעה יהיה אנרגיית החום שמשתחררת. למרות זאת, אם אנו מוסיפים את כל האנרגיה הכוללת של המערכת, למרות שחלק ממנה הומר כחום, הסכום הכולל של האנרגיה של המערכת זהה.

החוק השני של התרמודינמיקה

חוק זה אומר את הדברים הבאים: בהינתן מספיק זמן, כל המערכות יטו בסופו של דבר לחוסר איזון. עיקרון זה ידוע גם בשם חוק האנטרופיה. ניתן לסכם כך. כמות האנטרופיה הקיימת ביקום נוטה לגדול עם הזמן. האנטרופיה של המערכת היא זו שמודדת את מידת ההפרעה שלה. כלומר, החוק השני של התרמודינמיקה אומר לנו שמידת ההפרעה במערכות עולה ברגע שהגיעו לנקודת שיווי המשקל. משמעות הדבר היא או שאם אנו נותנים מספיק זמן למערכת תהיה בסופו של דבר חוסר איזון.

זה החוק שאחראי להסביר את בלתי הפיכות של כמה תופעות פיזיקליות. לדוגמה, עוזר לנו להסביר מדוע נייר שרף נייר אינו יכול לחזור לצורתו המקורית. במערכת זו המכונה נייר ואש, אי סדר גדל עד כדי כך שלא ניתן לחזור למקורו. חוק זה מציג את פונקציית מצב האנטרופיה, אשר במקרה של מערכות פיזיקליות אחראית לייצג את מידת ההפרעה ואת אובדן האנרגיה הבלתי נמנע שלה.

כל זה עובד עם אנטרופיה, המקשר בין מידת האנרגיה שאינה יכולה לשמש מערכת ולכן היא אבודה לסביבה. זה קורה אם מדובר בשינוי במצב שיווי המשקל. בדרגת שיווי המשקל האחרונה תהיה יותר אנטרופיה מהראשונה. חוק זה קובע כי שינוי האנטרופיה תמיד יהיה שווה או גדול יותר מעבירת החום חלקי טמפרטורת המערכת. הטמפרטורה במקרה זה היא משתנה חשוב להגדרת האנטרופיה של המערכת.

כדי להבין את העיקרון השני של התרמודינמיקה אנו הולכים לתת דוגמה. אם נשרוף כמות מסוימת של חומר ונחבר את הכדור יחד עם האפר שנוצר, נוכל לוודא שיש פחות חומר מאשר במצב ההתחלתי. הסיבה לכך היא שהחומר הפך לגזים שלא ניתן להחזיר אותם ומובילים לפיזור ואי סדר. כך אנו רואים שבמצב אחד הייתה לפחות אנטרופיה מאשר במדינה השנייה.

החוק השלישי של התרמודינמיקה

חוקי תרמודינמיקה

חוק זה אומר את הדברים הבאים: כאשר מגיעים לאפס מוחלט התהליכים של מערכות פיזיקליות נעצרים. אפס מוחלט הוא הטמפרטורה הנמוכה ביותר שאנחנו יכולים להיות בה. במקרה זה אנו מודדים את הטמפרטורה במעלות קלווין. באופן זה נקבע כי הטמפרטורה והקירור גורמים לאנטרופיה של המערכת להיות אפס מוחלט. במקרים אלה מתייחסים אליו יותר כאל קבוע מוגדר. כאשר מגיעים לאפס מוחלט, התהליכים של מערכות פיזיקליות נעצרים. לכן, לאנטרופיה יהיה ערך מינימלי אך קבוע.

להגיע לאפס מוחלט או לא זה קל. הערך של אפס מוחלט במעלות קלווין הוא אפס, אך אם נשתמש בו במדידת סולם הטמפרטורה צלזיוס הוא -273.15 מעלות.

חוק אפס של תרמודינמיקה

חוק זה היה האחרון שרץ וקורא כך: אם A = C ו- B = C, אז A = B. זה קובע את המצוות הבסיסיות והיסודיות של שלושת החוקים האחרים של התרמודינמיקה. זה מה שמניח בשם החוק של שיווי המשקל התרמי. כלומר, אם המערכות נמצאות בשיווי משקל תרמי באופן עצמאי עם מערכות אחרות, הן חייבות להיות בשיווי משקל תרמי זו עם זו. חוק זה מאפשר לקבוע את עקרון הטמפרטורה. עיקרון זה משמש להשוואת האנרגיה התרמית של שני גופים שונים הנמצאים בשיווי משקל תרמי זה עם זה. אם לשני הגופים הללו יש שיווי משקל תרמי, זה יהיה מיותר באותה טמפרטורה. אם, לעומת זאת, שניהם משנים את האיזון התרמי עם מערכת שלישית, הם גם יהיו זה עם זה.

אני מקווה שעם מידע זה תוכלו ללמוד עוד על חוקי התרמודינמיקה.


תגובה, השאר את שלך

השאירו את התגובה שלכם

כתובת הדוא"ל שלך לא תפורסם. שדות חובה מסומנים *

*

*

  1. אחראי לנתונים: מיגל אנחל גטון
  2. מטרת הנתונים: בקרת ספאם, ניהול תגובות.
  3. לגיטימציה: הסכמתך
  4. מסירת הנתונים: הנתונים לא יועברו לצדדים שלישיים אלא בהתחייבות חוקית.
  5. אחסון נתונים: מסד נתונים המתארח על ידי Occentus Networks (EU)
  6. זכויות: בכל עת תוכל להגביל, לשחזר ולמחוק את המידע שלך.

  1.   איזבל דיג'ו

    שלום טוב, איך אוכל לדעת יותר על הנושא?