Zákony termodynamiky

Určite ste niekedy počuli koncept zákony termodynamiky. Je tiež známy pre princípy termodynamiky. Tieto sa týkajú najelementárnejších formulácií tohto odvetvia fyziky. Je to, akoby to bol náš otec, čo sa týka základu všetkého. Sú to množiny vzorcových situácií, ktoré sú zodpovedné za popis správania takzvaných termodynamických systémov. Tieto systémy sú časťou vesmíru izolovanou teoretickým spôsobom, aby bolo možné robiť štúdie a porozumieť všetkému, čo sa týka základnej fyziky, ako je teplota, energia a entropia.

V tomto článku vysvetlíme všetko, čo potrebujete vedieť o zákonoch termodynamiky.

Zákony termodynamiky

Existujú 4 zákony termodynamiky, ktoré sú zoradené od XNUMX do XNUMX bodov. Tieto zákony slúžia na pochopenie všetkých fyzikálnych zákonov nášho vesmíru a tiež na nemožnosť určitých javov, ktoré sa v našom svete vyskytujú.

Tieto zákony majú odlišný pôvod. Niektoré boli formulované z predchádzajúcich. Posledný známy zákon termodynamiky je nulový zákon. Tieto zákony sú trvalé pre všetky štúdie a výskumy uskutočňované v laboratóriách. Sú nevyhnutné na pochopenie toho, ako funguje náš vesmír. Budeme popisovať jeden po druhom, aké sú zákony termodynamiky.

Prvý zákon termodynamiky

Tento zákon to hovorí energia nemôže byť vytvorená alebo zničená, iba transformovaná. Toto je tiež známe ako zákon zachovania energie. Prakticky to naznačuje, že v ktoromkoľvek fyzickom systéme izolovanom od jeho prostredia bude energia v celom jej množstve vždy rovnaká. Aj keď sa energia môže tak či onak transformovať na iné typy energií, celok tejto energie je vždy rovnaký.

Uvedieme príklad, aby sme tomu lepšie porozumeli. Podľa tohto princípu, ak dodáme určité množstvo energie vo forme tepla do fyzického systému, možno celkové množstvo energie vypočítať nájdením rozdielu medzi zvýšením jeho vnútornej energie plus prácou vykonanou systémom v jeho okolie. Inými slovami, rozdiel medzi energiou, ktorú má systém v tom okamihu, a prácou, ktorú vykonal, bude tepelná energia, ktorá sa uvoľní. Avšak Ak spočítame všetku celkovú energiu systému, aj keď bola jeho časť transformovaná ako teplo, celkový súčet energie systému je rovnaký.

Druhý zákon termodynamiky

Tento zákon hovorí nasledovné: pri dostatočnom čase budú mať nakoniec všetky systémy sklon k nerovnováhe. Tento princíp je tiež známy pod menom zákona entropie. Možno to zhrnúť nasledovne. Množstvo entropie, ktoré existuje vo vesmíre, má tendenciu časom stúpať. Entropia systému je meradlom stupňa jeho poruchy. To znamená, že druhý zákon termodynamiky nám hovorí, že stupeň poruchy systémov sa zvyšuje, akonáhle dosiahnu bod rovnováhy. To alebo to znamená, že ak poskytneme systému dostatok času, nakoniec to bude mať nerovnováhu.

Toto je zákon, ktorý je zodpovedný za vysvetlenie nezvratnosti niektorých fyzikálnych javov. Napríklad, pomáha nám vysvetliť, prečo papier horel a papier sa nemôže vrátiť do pôvodného tvaru. V tomto systéme známom ako papier a oheň sa neporiadok zvýšil natoľko, že nie je možné vrátiť sa k jeho pôvodu. Tento zákon zavádza funkciu stavu entropie, ktorá je v prípade fyzických systémov zodpovedná za vyjadrenie stupňa poruchy a jej nevyhnutnej straty energie.

To všetko funguje s entropiou, ktorá spája stupeň energie, ktorú systém nemôže použiť, a preto sa stráca v prostredí. K tomu dôjde, ak ide o zmenu rovnovážneho stavu. Posledný stupeň rovnováhy bude mať väčšiu entropiu ako prvý. Tento zákon hovorí, že zmena entropie bude vždy rovnaká alebo väčšia ako prestup tepla vydelený teplotou systému. Teplota je v tomto prípade dôležitou premennou na definovanie entropie systému.

Aby sme pochopili druhý princíp termodynamiky, uvedieme príklad. Ak spálime určité množstvo hmoty a dáme loptu spolu s výsledným popolom, môžeme si overiť, či je hmoty menej ako v počiatočnom stave. Je to preto, že z hmoty sa stali plyny, ktoré sa nedajú znovu získať a ktoré vedú k disperzii a poruchám. Takto vidíme, že v štáte jedna bola aspoň entropia ako v štáte dva.

Tretí zákon termodynamiky

Tento zákon hovorí nasledovné: pri dosiahnutí absolútnej nuly sa procesy fyzických systémov zastavia. Absolútna nula je najnižšia teplota, na ktorej môžeme byť. V tomto prípade meriame teplotu v stupňoch Kelvina. Týmto spôsobom sa uvádza, že teplota a chladenie spôsobujú, že entropia systému sa dostane na absolútnu nulu. V týchto prípadoch sa s ňou zaobchádza skôr ako s určitou konštantou. Po dosiahnutí absolútnej nuly sa procesy fyzických systémov zastavia. Preto bude mať entropia minimálnu, ale konštantnú hodnotu.

Dostať sa na absolútnu nulu alebo nie je ľahké. Hodnota absolútnej nuly v kelvinových stupňoch je nulová, ale ak ju použijeme pri meraní teplotnej stupnice Celzia je -273.15 stupňa.

Nulový zákon termodynamiky

Tento zákon bol platný ako posledný a znie takto: ak A = C a B = C, potom A = B. Toto ustanovuje základné a základné pravidlá ďalších troch zákonov termodynamiky. Je to to, čo predpokladá názov zákona o tepelnej rovnováhe. To znamená, že ak sú systémy v tepelnej rovnováhe nezávisle od ostatných systémov, musia byť navzájom v tepelnej rovnováhe. Tento zákon umožňuje ustanoviť princíp teploty. Tento princíp slúži na porovnanie tepelnej energie dvoch rôznych telies nachádzajúcich sa v tepelnej rovnováhe navzájom. Ak majú tieto dve telesá tepelnú rovnováhu, bude zbytočne pri rovnakej teplote. Ak na druhej strane obaja zmenia tepelnú rovnováhu pomocou tretieho systému, budú tiež navzájom.

Dúfam, že s týmito informáciami sa dozviete viac o zákonoch termodynamiky.