Termiske prosesser i naturen studeres av vitenskapen om termodynamikk. Den beskriver alle pågående energitransformasjoner ved å bruke slike parametere som volum, trykk, temperatur, ignorerer molekylstrukturen til stoffer og objekter, samt tidsfaktoren. Denne vitenskapen er basert på tre grunnleggende lover. Den siste av dem har flere formuleringer. Den mest brukte i den moderne verden er den som fikk navnet "Plancks postulat". Denne loven er oppk alt etter vitenskapsmannen som utledet og formulerte den. Dette er Max Planck, en lys representant for den tyske vitenskapelige verden, en teoretisk fysiker fra forrige århundre.
Første og andre begynnelse
Før vi formulerer Plancks postulat, la oss først kort bli kjent med to andre termodynamiske lover. Den første av dem hevder fullstendig bevaring av energi i alle systemer isolert fra omverdenen. Konsekvensen er fornektelse av muligheten til å utføre arbeid uten en ekstern kilde, og derav opprettelsen av en evighetsmaskin,som ville fungere på lignende måte (dvs. en VD av den første typen).
Den andre loven sier at alle systemer har en tendens til termodynamisk likevekt, mens oppvarmede legemer overfører varme til kaldere, men ikke omvendt. Og etter utjevning av temperaturer mellom disse objektene, stopper alle termiske prosesser.
Plancks postulat
Alt ovenfor gjelder elektriske, magnetiske, kjemiske fenomener, samt prosesser som skjer i verdensrommet. I dag er termodynamiske lover av spesiell betydning. Allerede jobber forskerne intensivt i en viktig retning. Ved å bruke denne kunnskapen søker de å finne nye energikilder.
Den tredje påstanden gjelder oppførselen til fysiske kropper ved ekstremt lave temperaturer. I likhet med de to første lovene gir den kunnskap om universets grunnlag.
Formuleringen av Plancks postulat er som følger:
Entropien til en riktig utformet krystall av et rent stoff ved absolutte nulltemperaturer er null.
Denne stillingen ble presentert for verden av forfatteren i 1911. Og i de dager forårsaket mye kontrovers. Påfølgende vitenskapelige prestasjoner, så vel som den praktiske anvendelsen av bestemmelsene i termodynamikk og matematiske beregninger, beviste imidlertid sannheten.
Absolutt temperatur null
La oss nå forklare mer detaljert hva som er meningen med termodynamikkens tredje lov, basert på Plancks postulat. Og la oss starte med et så viktig konsept som absolutt null. Dette er den laveste temperaturen som kroppene i den fysiske verden bare kan ha. Under denne grensen, i henhold til naturlovene, kan den ikke falle.
I Celsius er denne verdien -273,15 grader. Men på Kelvin-skalaen regnes dette merket bare som utgangspunktet. Det er bevist at i en slik tilstand er energien til molekylene til ethvert stoff null. Bevegelsen deres er fullstendig stoppet. I et krystallgitter inntar atomer en klar, uforanderlig posisjon i nodene, uten å kunne svinge litt.
Det sier seg selv at alle termiske fenomener i systemet også stopper opp under gitte forhold. Plancks postulat handler om tilstanden til en vanlig krystall ved absolutt temperatur null.
Measure of disorder
Vi kan kjenne den indre energien, volumet og trykket til ulike stoffer. Det vil si at vi har alle muligheter til å beskrive makrotilstanden til dette systemet. Men dette betyr ikke at det er mulig å si noe bestemt om mikrotilstanden til et eller annet stoff. For å gjøre dette, må du vite alt om hastigheten og posisjonen i rommet til hver av materiepartiklene. Og antallet deres er imponerende stort. Samtidig, under normale forhold, er molekylene i konstant bevegelse, kolliderer konstant med hverandre og sprer seg i forskjellige retninger, og endrer retning hver brøkdel av et øyeblikk. Og oppførselen deres er dominert av kaos.
For å bestemme graden av uorden i fysikk, har en spesiell størrelse k alt entropi blitt introdusert. Det kjennetegner graden av uforutsigbarhet i systemet.
Entropi (S) er en termodynamisk tilstandsfunksjon som fungerer som et målforstyrrelse (uorden) i systemet. Muligheten for endoterme prosesser skyldes en endring i entropien, fordi i isolerte systemer øker entropien til en spontan prosess ΔS >0 (termodynamikkens andre lov).
Perfekt strukturert brødtekst
Usikkerhetsgraden er spesielt høy i gasser. Som du vet har de ikke form og volum. Samtidig kan de utvide seg i det uendelige. Gasspartikler er de mest mobile, derfor er hastigheten og plasseringen den mest uforutsigbare.
Stive kropper er en helt annen sak. I krystallstrukturen opptar hver av partiklene et bestemt sted, og lager bare noen vibrasjoner fra et bestemt punkt. Her er det ikke vanskelig å vite posisjonen til ett atom å bestemme parametrene til alle de andre. Ved absolutt null blir bildet helt åpenbart. Dette er hva termodynamikkens tredje lov og Plancks postulat sier.
Hvis et slikt legeme heves over bakken, vil bevegelsesbanen til hvert av molekylene i systemet falle sammen med alle de andre, dessuten vil den være på forhånd og lett å bestemme. Når kroppen, som slippes, faller ned, vil indikatorene umiddelbart endre seg. Fra å treffe bakken vil partiklene tilegne seg kinetisk energi. Det vil gi impuls til den termiske bevegelsen. Det betyr at temperaturen vil øke, som ikke lenger vil være null. Og umiddelbart vil entropi oppstå, som et mål på uorden i et kaotisk fungerende system.
Funksjoner
Enhver ukontrollert interaksjon provoserer en økning i entropi. Under normale forhold kan den enten forbli konstant eller øke, men ikke avta. I termodynamikk viser dette seg å være en konsekvens av dens andre lov, allerede nevnt tidligere.
Standard molare entropier kalles noen ganger absolutte entropier. De er ikke entropiendringer som følger med dannelsen av en forbindelse fra dens frie elementer. Det bør også bemerkes at standard molare entropier av frie elementer (i form av enkle stoffer) ikke er lik null.
Med ankomsten av Plancks postulat har absolutt entropi en sjanse til å bli bestemt. En konsekvens av denne bestemmelsen er imidlertid også at det i naturen ikke er mulig å nå temperaturen null ifølge Kelvin, men kun å komme så nærme som mulig.
Teoretisk sett klarte Mikhail Lomonosov å forutsi eksistensen av et temperaturminimum. Selv oppnådde han praktisk t alt frysing av kvikksølv til -65 ° Celsius. I dag, ved hjelp av laserkjøling, bringes partikler av stoffer nesten til absolutt null. Mer presist, opptil 10-9 grader på Kelvin-skalaen. Men selv om denne verdien er ubetydelig, er den fortsatt ikke 0.
Meaning
Ovennevnte postulat, formulert på begynnelsen av forrige århundre av Planck, samt påfølgende arbeider i denne retningen av forfatteren, ga en enorm drivkraft til utviklingen av teoretisk fysikk, noe som resulterte i en betydelig økning i densfremgang på mange områder. Og til og med en ny vitenskap dukket opp - kvantemekanikk.
Basert på Plancks teori og Bohrs postulater kunne Albert Einstein etter en tid, nærmere bestemt i 1916, beskrive de mikroskopiske prosessene som skjer når atomer beveger seg i stoffer. All utviklingen til disse forskerne ble senere bekreftet av opprettelsen av lasere, kvantegeneratorer og forsterkere, så vel som andre moderne enheter.
Max Planck
Denne forskeren ble født i 1858 i april. Planck ble født i den tyske byen Kiel i en familie av kjente militærmenn, vitenskapsmenn, advokater og kirkeledere. Selv i gymsalen viste han bemerkelsesverdige evner i matematikk og andre vitenskaper. I tillegg til eksakte disipliner studerte han musikk, hvor han også viste sine betydelige talenter.
Da han kom inn på universitetet, valgte han å studere teoretisk fysikk. Så jobbet han i München. Her begynte han å studere termodynamikk, og presenterte arbeidet sitt for den vitenskapelige verden. I 1887 fortsatte Planck sin virksomhet i Berlin. Denne perioden inkluderer en så strålende vitenskapelig prestasjon som kvantehypotesen, den dype betydningen som folk var i stand til å forstå først senere. Denne teorien ble allment anerkjent og fikk vitenskapelig interesse først på begynnelsen av 1900-tallet. Men det var takket være henne at Planck fikk stor popularitet og glorifiserte navnet hans.
