Ang mga thermal na proseso sa kalikasan ay pinag-aaralan ng agham ng thermodynamics. Inilalarawan nito ang lahat ng patuloy na pagbabagong-anyo ng enerhiya gamit ang mga parameter tulad ng dami, presyon, temperatura, hindi pinapansin ang molekular na istraktura ng mga sangkap at bagay, pati na rin ang kadahilanan ng oras. Ang agham na ito ay batay sa tatlong pangunahing batas. Ang huli sa kanila ay may ilang mga formulations. Ang pinakakaraniwang ginagamit sa modernong mundo ay ang nakatanggap ng pangalang "Planck's postulate". Ang batas na ito ay ipinangalan sa siyentipiko na naghinuha at nagbalangkas nito. Ito ay si Max Planck, isang maliwanag na kinatawan ng Aleman na siyentipikong mundo, isang teoretikal na pisiko noong nakaraang siglo.
Una at pangalawang simula
Bago bumalangkas ng postulate ni Planck, kilalanin muna natin sandali ang dalawa pang batas ng thermodynamics. Ang una sa kanila ay iginiit ang kumpletong pag-iingat ng enerhiya sa lahat ng mga sistema na nakahiwalay sa labas ng mundo. Ang kinahinatnan nito ay ang pagtanggi sa posibilidad na gumawa ng trabaho nang walang panlabas na pinagmulan, at samakatuwid ay ang paglikha ng isang panghabang-buhay na makina ng paggalaw,na gagana sa katulad na paraan (ibig sabihin, isang VD ng unang uri).
Sinasabi ng pangalawang batas na ang lahat ng mga sistema ay may posibilidad na thermodynamic equilibrium, habang ang mga pinainit na katawan ay naglilipat ng init sa mas malamig, ngunit hindi ang kabaligtaran. At pagkatapos ipantay ang temperatura sa pagitan ng mga bagay na ito, humihinto ang lahat ng thermal process.
Planck's Postulate
Nalalapat ang lahat ng nasa itaas sa mga electrical, magnetic, chemical phenomena, pati na rin sa mga prosesong nagaganap sa outer space. Ngayon, ang mga thermodynamic na batas ay partikular na kahalagahan. Ngayon, ang mga siyentipiko ay masinsinang nagtatrabaho sa isang mahalagang direksyon. Gamit ang kaalamang ito, naghahanap sila ng mga bagong mapagkukunan ng enerhiya.
Ang ikatlong pahayag ay may kinalaman sa pag-uugali ng mga pisikal na katawan sa napakababang temperatura. Tulad ng unang dalawang batas, nagbibigay ito ng kaalaman tungkol sa batayan ng uniberso.
Ang pormulasyon ng postulate ni Planck ay ang mga sumusunod:
Ang entropy ng maayos na nabuong kristal ng purong substance sa ganap na zero na temperatura ay zero.
Ang posisyong ito ay ipinakita sa mundo ng may-akda noong 1911. At sa mga araw na iyon ay nagdulot ng maraming kontrobersya. Gayunpaman, ang mga sumunod na tagumpay ng agham, gayundin ang praktikal na aplikasyon ng mga probisyon ng thermodynamics at mathematical calculations, ay nagpatunay nito sa katotohanan.
Ganap na temperatura zero
Ngayon ay ipaliwanag natin nang mas detalyado kung ano ang kahulugan ng ikatlong batas ng thermodynamics, batay sa postulate ni Planck. At magsimula tayo sa isang mahalagang konsepto bilang absolute zero. Ito ang pinakamababang temperatura na maaari lamang magkaroon ng mga katawan ng pisikal na mundo. Sa ilalim ng limitasyong ito, ayon sa mga batas ng kalikasan, hindi ito maaaring mahulog.
Sa Celsius, ang value na ito ay -273.15 degrees. Ngunit sa sukat ng Kelvin, ang markang ito ay itinuturing lamang na panimulang punto. Ito ay pinatunayan na sa ganoong estado ang enerhiya ng mga molekula ng anumang sangkap ay zero. Tuluyan nang natigil ang kanilang paggalaw. Sa isang kristal na sala-sala, ang mga atom ay sumasakop sa isang malinaw, hindi nagbabagong posisyon sa mga node nito, nang hindi nakakapag-iba-iba kahit bahagya.
Hindi sinasabi na ang lahat ng thermal phenomena sa system ay hihinto din sa ilalim ng mga partikular na kundisyon. Ang postulate ni Planck ay tungkol sa estado ng isang regular na kristal sa ganap na zero na temperatura.
Sukatan ng kaguluhan
Maaari nating malaman ang panloob na enerhiya, dami at presyon ng iba't ibang mga sangkap. Ibig sabihin, mayroon tayong bawat pagkakataon na ilarawan ang macrostate ng sistemang ito. Ngunit hindi ito nangangahulugan na posible na magsabi ng isang bagay na tiyak tungkol sa microstate ng ilang sangkap. Upang gawin ito, kailangan mong malaman ang lahat tungkol sa bilis at posisyon sa espasyo ng bawat isa sa mga particle ng bagay. At ang kanilang bilang ay kahanga-hangang malaki. Kasabay nito, sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang mga molekula ay patuloy na gumagalaw, patuloy na nagbabanggaan at nagkakalat sa iba't ibang direksyon, nagbabago ng direksyon sa bawat bahagi ng isang sandali. At ang kanilang pag-uugali ay pinangungunahan ng kaguluhan.
Upang matukoy ang antas ng kaguluhan sa pisika, isang espesyal na dami na tinatawag na entropy ang ipinakilala. Inilalarawan nito ang antas ng hindi mahuhulaan ng system.
Ang Entropy (S) ay isang thermodynamic state function na nagsisilbing sukatankaguluhan (disorder) ng sistema. Ang posibilidad ng mga endothermic na proseso ay dahil sa isang pagbabago sa entropy, dahil sa mga nakahiwalay na sistema ang entropy ng isang kusang proseso ay tumataas ΔS >0 (ang pangalawang batas ng thermodynamics).
Perpektong balangkas na katawan
Ang antas ng kawalan ng katiyakan ay lalong mataas sa mga gas. Tulad ng alam mo, wala silang hugis at volume. Kasabay nito, maaari silang palawakin nang walang katiyakan. Ang mga particle ng gas ay ang pinaka-mobile, samakatuwid ang kanilang bilis at lokasyon ay ang pinaka-unpredictable.
Ang mga matigas na katawan ay ibang bagay. Sa istraktura ng kristal, ang bawat isa sa mga particle ay sumasakop sa isang tiyak na lugar, na gumagawa lamang ng ilang mga vibrations mula sa isang tiyak na punto. Dito hindi mahirap, alam ang posisyon ng isang atom, upang matukoy ang mga parameter ng lahat ng iba pa. Sa ganap na zero, ang larawan ay nagiging ganap na halata. Ito ang sinasabi ng ikatlong batas ng thermodynamics at postulate ni Planck.
Kung ang naturang katawan ay itinaas sa ibabaw ng lupa, ang trajectory ng paggalaw ng bawat isa sa mga molekula ng system ay magkakasabay sa lahat ng iba, bukod pa rito, ito ay maaga at madaling matukoy. Kapag ang katawan, na inilabas, ay bumagsak, ang mga tagapagpahiwatig ay agad na magbabago. Mula sa pagtama sa lupa, ang mga particle ay makakakuha ng kinetic energy. Magbibigay ito ng impetus sa thermal movement. Nangangahulugan ito na tataas ang temperatura, na hindi na magiging zero. At agad na babangon ang entropy, bilang sukatan ng kaguluhan ng isang sistemang gumagana nang magulong.
Mga Tampok
Anumang hindi nakokontrol na pakikipag-ugnayan ay nagdudulot ng pagtaas ng entropy. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, maaari itong manatiling pare-pareho o tumaas, ngunit hindi bumaba. Sa thermodynamics, lumalabas na resulta ito ng pangalawang batas nito, na nabanggit na kanina.
Ang karaniwang molar entropies ay tinatawag minsan na absolute entropies. Ang mga ito ay hindi mga pagbabago sa entropy na kasama ng pagbuo ng isang tambalan mula sa mga libreng elemento nito. Dapat ding tandaan na ang mga karaniwang molar entropies ng mga libreng elemento (sa anyo ng mga simpleng substance) ay hindi katumbas ng zero.
Sa pagdating ng postulate ni Planck, ang ganap na entropy ay may pagkakataong matukoy. Gayunpaman, ang kahihinatnan ng probisyong ito ay ang likas na katangian na hindi posible na maabot ang temperatura na zero ayon kay Kelvin, ngunit para lamang makalapit dito hangga't maaari.
Theoretically, nagawa ni Mikhail Lomonosov na mahulaan ang pagkakaroon ng minimum na temperatura. Siya mismo ay halos nakamit ang pagyeyelo ng mercury hanggang -65 ° Celsius. Ngayon, sa pamamagitan ng laser cooling, ang mga particle ng mga sangkap ay dinadala halos sa estado ng absolute zero. Mas tiyak, hanggang 10-9 degrees sa Kelvin scale. Gayunpaman, bagama't bale-wala ang halagang ito, hindi pa rin ito 0.
Kahulugan
Ang postulate sa itaas, na binuo sa simula ng huling siglo ni Planck, gayundin ang mga kasunod na mga gawa sa direksyong ito ng may-akda, ay nagbigay ng malaking puwersa sa pag-unlad ng teoretikal na pisika, na nagresulta sa isang makabuluhang pagtaas sapag-unlad sa maraming lugar. At kahit isang bagong agham ang lumitaw - quantum mechanics.
Batay sa teorya ni Planck at mga postulate ni Bohr, pagkaraan ng ilang panahon, mas tiyak noong 1916, nailarawan ni Albert Einstein ang mga mikroskopikong proseso na nagaganap kapag ang mga atomo ay gumagalaw sa mga sangkap. Ang lahat ng mga pag-unlad ng mga siyentipikong ito ay nakumpirma sa kalaunan sa pamamagitan ng paglikha ng mga laser, quantum generators at amplifier, pati na rin ng iba pang mga modernong device.
Max Planck
Ipinanganak ang siyentipikong ito noong 1858 noong Abril. Ipinanganak si Planck sa lungsod ng Kiel sa Alemanya sa isang pamilya ng mga sikat na militar, siyentipiko, abogado at pinuno ng simbahan. Kahit sa gymnasium, nagpakita siya ng mga kahanga-hangang kakayahan sa matematika at iba pang agham. Bilang karagdagan sa mga eksaktong disiplina, nag-aral siya ng musika, kung saan ipinakita rin niya ang kanyang malalaking talento.
Nang pumasok siya sa unibersidad, pinili niyang mag-aral ng theoretical physics. Pagkatapos ay nagtrabaho siya sa Munich. Dito siya nagsimulang mag-aral ng thermodynamics, na inilalahad ang kanyang gawain sa siyentipikong mundo. Noong 1887 ipinagpatuloy ni Planck ang kanyang mga aktibidad sa Berlin. Kasama sa panahong ito ang napakatalino na tagumpay sa agham gaya ng quantum hypothesis, ang malalim na kahulugan kung saan naunawaan lamang ng mga tao sa ibang pagkakataon. Ang teoryang ito ay malawak na kinilala at nakakuha ng interes sa siyensya sa simula lamang ng ika-20 siglo. Ngunit salamat sa kanya na si Planck ay nakakuha ng malawak na katanyagan at niluwalhati ang kanyang pangalan.
