Termodinamikas likumi

Protams, jūs kādreiz esat dzirdējuši jēdzienu termodinamikas likumi. Tas ir pazīstams arī ar termodinamikas principiem. Tie attiecas uz visvienkāršākajiem šīs fizikas nozares formulējumiem. It kā viņš ir mūsu tēvs visa pamata ziņā. Tie ir formulu situāciju kopums, kas ir atbildīgs par tā dēvēto termodinamisko sistēmu uzvedības aprakstīšanu. Šīs sistēmas ir daļa no Visuma, kas izolēts teorētiskā veidā, lai varētu veikt pētījumus un saprast visu, kas attiecas uz fundamentālo fiziku, piemēram, temperatūru, enerģiju un entropiju.

Šajā rakstā mēs izskaidrosim visu, kas jums jāzina par termodinamikas likumiem.

Termodinamikas likumi

Pastāv 4 termodinamikas likumi, un tie ir uzskaitīti no nulles līdz trim. Šie likumi palīdz izprast visus mūsu Visuma fiziskos likumus, kā arī to, ka dažas parādības nav iespējams redzēt mūsu pasaulē.

Šiem likumiem ir atšķirīga izcelsme. Daži tika formulēti no iepriekšējiem. Pēdējais zināmais termodinamikas likums ir nulles likums. Šie likumi ir pastāvīgi visos laboratorijās veiktajos pētījumos. Tie ir būtiski, lai saprastu, kā darbojas mūsu Visums. Mēs viens pēc otra aprakstīsim, kādi ir termodinamikas likumi.

Pirmais termodinamikas likums

Šis likums to saka enerģiju nevar radīt vai iznīcināt, tikai pārveidot. Tas ir pazīstams arī kā enerģijas saglabāšanas likums. Tas praktiski norāda, ka jebkurā fiziskā sistēmā, kas izolēta no tās vides, enerģija visā tās daudzumā vienmēr būs vienāda. Kaut arī enerģiju vienā vai otrā veidā var pārveidot par cita veida enerģijām, visas šīs enerģijas kopums vienmēr ir vienāds.

Mēs izmantosim piemēru, lai to labāk saprastu. Ievērojot šo principu, ja fiziskai sistēmai piegādājam noteiktu enerģijas daudzumu siltuma veidā, kopējo enerģijas daudzumu var aprēķināt, atrodot starpību starp tās iekšējās enerģijas pieaugumu plus sistēmas veikto darbu vide. Tas ir, atšķirība starp enerģiju, kas sistēmai tajā brīdī ir, un tās paveikto darbu, būs izdalītā siltuma enerģija. Tomēr Ja saskaita visu sistēmas kopējo enerģiju, kaut arī daļa no tās ir pārveidota kā siltums, kopējā sistēmas enerģijas summa ir vienāda.

Otrais termodinamikas likums

Šajā likumā ir teikts: ņemot vērā pietiekami daudz laika, visas sistēmas galu galā mēdz nelīdzsvarot. Šis princips ir pazīstams arī ar entropijas likuma nosaukumu. To var apkopot šādi. Visumā pastāvošās entropijas daudzumam laika gaitā ir tendence pieaugt. Sistēmas entropija ir tā, kas mēra tās traucējumu pakāpi. Tas ir, otrais termodinamikas likums mums saka, ka sistēmu traucējumu pakāpe palielinās, kad tās ir sasniegušas līdzsvara punktu. Tas vai tas nozīmē, ka, ja sistēmai atvēlēsim pietiekami daudz laika, galu galā tai būs nelīdzsvarotība.

Šis likums ir atbildīgs par dažu fizisku parādību neatgriezeniskuma izskaidrošanu. Piemēram, palīdz mums izskaidrot, kāpēc papīrs ir sadedzinājis, papīrs nevar atgriezties sākotnējā formā. Šajā sistēmā, kas pazīstama kā papīrs un uguns, nekārtības ir palielinājušās tik lielā mērā, ka nav iespējams atgriezties pie tās sākuma. Šis likums ievieš entropijas stāvokļa funkciju, kas fizisko sistēmu gadījumā ir atbildīga par traucējumu pakāpes un tā neizbēgama enerģijas zuduma atspoguļošanu.

Tas viss darbojas ar entropiju, sasaistot enerģijas pakāpi, kuru sistēma nevar izmantot un tāpēc tiek zaudēta videi. Tas notiek, ja tās ir līdzsvara stāvokļa izmaiņas. Pēdējā līdzsvara pakāpē būs vairāk entropijas nekā pirmajā. Šis likums nosaka, ka entropijas izmaiņas vienmēr būs vienādas vai lielākas par siltuma pārnesi, dalītu ar sistēmas temperatūru. Temperatūra šajā gadījumā ir svarīgs mainīgais, lai definētu sistēmas entropiju.

Lai saprastu otro termodinamikas principu, mēs sniegsim piemēru. Ja mēs sadedzinām noteiktu daudzumu vielas un saliekam bumbu kopā ar iegūtajiem pelniem, mēs varam pārliecināties, ka vielas ir mazāk nekā sākotnējā stāvoklī. Tas ir tāpēc, ka matērija ir kļuvusi par gāzēm, kuras nevar atgūt, un kas izraisa izkliedi un traucējumus. Tā mēs redzam, ka pirmajā valstī bija vismaz entropija nekā otrajā.

Trešais termodinamikas likums

Šajā likumā ir teikts: sasniedzot absolūto nulli, fizisko sistēmu procesi apstājas. Absolūtais nulle ir zemākā temperatūra, kurā mēs varam atrasties. Šajā gadījumā mēs mēra temperatūru Kelvina grādos. Tādā veidā tiek norādīts, ka temperatūra un dzesēšana izraisa sistēmas entropijas absolūtu nulli. Šajos gadījumos to vairāk uzskata par noteiktu konstanti. Kad tiek sasniegta absolūtā nulle, fizisko sistēmu procesi apstājas. Tāpēc entropijai būs minimāla, bet nemainīga vērtība.

Nokļūt līdz absolūtai nullei vai nē ir viegli. Absolūtās nulles vērtība kelvina grādos ir nulle, bet, ja to izmantojam Celsija temperatūras skalas mērījumos ir -273.15 grādi.

Nulles termodinamikas likums

Šis likums darbojās pēdējais un skan šādi: ja A = C un B = C, tad A = B. Tas nosaka pārējo trīs termodinamikas likumu pamatnoteikumus. Tas ir tas, ko pieņem termiskā līdzsvara likuma nosaukums. Tas ir, ja sistēmas ir siltuma līdzsvarā neatkarīgi no citām sistēmām, tām jābūt savstarpēji siltuma līdzsvarā. Šis likums ļauj noteikt temperatūras principu. Šis princips kalpo, lai salīdzinātu divu dažādu siltuma līdzsvarā atrodamo ķermeņu siltumenerģiju. Ja šiem diviem ķermeņiem ir siltuma līdzsvars, tas nevajadzīgi atradīsies vienā un tajā pašā temperatūrā. Savukārt, ja abi mainīs siltuma bilanci ar trešo sistēmu, viņi arī atradīsies savā starpā.

Es ceru, ka ar šo informāciju jūs varat uzzināt vairāk par termodinamikas likumiem.