Termiese prosesse in die natuur word deur die wetenskap van termodinamika bestudeer. Dit beskryf al die voortdurende energietransformasies deur gebruik te maak van parameters soos volume, druk, temperatuur, die molekulêre struktuur van stowwe en voorwerpe, sowel as die tydfaktor, ignoreer. Hierdie wetenskap is gebaseer op drie basiese wette. Die laaste van hulle het verskeie formulerings. Die mees algemeen in die moderne wêreld gebruik is die een wat die naam "Planck se postulaat" ontvang het. Hierdie wet is vernoem na die wetenskaplike wat dit afgelei en geformuleer het. Dit is Max Planck, 'n blink verteenwoordiger van die Duitse wetenskaplike wêreld, 'n teoretiese fisikus van die vorige eeu.
Eerste en tweede begin
Voordat ons Planck se postulaat formuleer, laat ons eers kortliks kennis maak met twee ander wette van termodinamika. Die eerste van hulle beweer die volledige behoud van energie in alle stelsels wat van die buitewêreld geïsoleer is. Die gevolg daarvan is die ontkenning van die moontlikheid om werk te doen sonder 'n eksterne bron, en dus die skepping van 'n ewigdurende bewegingsmasjien,wat op 'n soortgelyke manier sou werk (d.w.s. 'n VD van die eerste soort).
Die tweede wet sê dat alle stelsels neig na termodinamiese ewewig, terwyl verhitte liggame hitte na kouers oordra, maar nie andersom nie. En na gelykstelling van temperature tussen hierdie voorwerpe stop alle termiese prosesse.
Planck se postulaat
Al die bogenoemde is van toepassing op elektriese, magnetiese, chemiese verskynsels, sowel as prosesse wat in die buitenste ruimte plaasvind. Vandag is termodinamiese wette van besondere belang. Wetenskaplikes werk reeds intensief in 'n belangrike rigting. Deur hierdie kennis te gebruik, soek hulle nuwe bronne van energie.
Die derde stelling handel oor die gedrag van fisiese liggame by uiters lae temperature. Soos die eerste twee wette gee dit kennis oor die basis van die heelal.
Die formulering van Planck se postulaat is soos volg:
Die entropie van 'n behoorlik gevormde kristal van 'n suiwer stof by absolute nul temperature is nul.
Hierdie posisie is in 1911 deur die skrywer aan die wêreld voorgehou. En het in daardie dae baie kontroversie veroorsaak. Daaropvolgende prestasies van die wetenskap, sowel as die praktiese toepassing van die bepalings van termodinamika en wiskundige berekeninge, het egter die waarheid daarvan bewys.
Absolute temperatuur nul
Kom ons verduidelik nou in meer besonderhede wat die betekenis van die derde wet van termodinamika is, gebaseer op Planck se postulaat. En kom ons begin met so 'n belangrike konsep soos absolute nul. Dit is die laagste temperatuur wat die liggame van die fisiese wêreld net kan hê. Onder hierdie grens kan dit volgens die natuurwette nie val nie.
In Celsius is hierdie waarde -273,15 grade. Maar op die Kelvin-skaal word hierdie punt net as die beginpunt beskou. Dit is bewys dat in so 'n toestand die energie van die molekules van enige stof nul is. Hulle beweging word heeltemal gestop. In 'n kristalrooster neem atome 'n duidelike, onveranderlike posisie in sy nodusse in, sonder dat hulle selfs effens kan fluktueer.
Dit spreek vanself dat alle termiese verskynsels in die stelsel ook onder gegewe toestande stop. Planck se postulaat gaan oor die toestand van 'n gereelde kristal by absolute temperatuur nul.
Meet van wanorde
Ons kan die interne energie, volume en druk van verskeie stowwe ken. Dit wil sê, ons het elke kans om die makrotoestand van hierdie stelsel te beskryf. Maar dit beteken nie dat dit moontlik is om iets definitiefs oor die mikrotoestand van een of ander stof te sê nie. Om dit te doen, moet jy alles weet oor die spoed en posisie in die ruimte van elk van die materiedeeltjies. En hul getal is indrukwekkend groot. Terselfdertyd, onder normale toestande, is die molekules in konstante beweging, bots voortdurend met mekaar en versprei in verskillende rigtings, en verander elke breukdeel van 'n oomblik van rigting. En hul gedrag word deur chaos oorheers.
Om die graad van wanorde in fisika te bepaal, is 'n spesiale hoeveelheid genaamd entropie ingestel. Dit kenmerk die mate van onvoorspelbaarheid van die stelsel.
Entropie (S) is 'n termodinamiese toestandfunksie wat as 'n maatstaf dienwanorde (afwyking) van die sisteem. Die moontlikheid van endotermiese prosesse is as gevolg van 'n verandering in entropie, want in geïsoleerde stelsels verhoog die entropie van 'n spontane proses ΔS >0 (die tweede wet van termodinamika).
Perfek gestruktureerde liggaam
Die graad van onsekerheid is veral hoog in gasse. Soos u weet, het hulle nie 'n vorm en volume nie. Terselfdertyd kan hulle onbepaald uitbrei. Gasdeeltjies is die mees mobiel, daarom is hul spoed en ligging die onvoorspelbaarste.
Styf lywe is 'n heel ander saak. In die kristalstruktuur neem elkeen van die deeltjies 'n sekere plek in en maak slegs 'n paar vibrasies vanaf 'n sekere punt. Hier is dit nie moeilik, om die posisie van een atoom te ken, om die parameters van al die ander te bepaal nie. By absolute nul word die prentjie heeltemal duidelik. Dit is wat die derde wet van termodinamika en Planck se postulaat sê.
As so 'n liggaam bo die grond gelig word, sal die bewegingstrajek van elk van die molekules van die sisteem met al die ander saamval, bowendien sal dit vooraf en maklik bepaal word. Wanneer die liggaam, wat vrygelaat word, val, sal die aanwysers onmiddellik verander. Deur die grond te tref, sal die deeltjies kinetiese energie verkry. Dit sal stukrag gee aan die termiese beweging. Dit beteken dat die temperatuur sal styg, wat nie meer nul sal wees nie. En onmiddellik sal entropie ontstaan, as 'n maatstaf van die wanorde van 'n chaoties funksionerende stelsel.
Kenmerke
Enige onbeheerde interaksie veroorsaak 'n toename in entropie. Onder normale toestande kan dit óf konstant bly óf toeneem, maar nie afneem nie. In termodinamika blyk dit 'n gevolg te wees van sy tweede wet, wat reeds vroeër genoem is.
Standaard molêre entropieë word soms absolute entropieë genoem. Dit is nie entropieveranderinge wat die vorming van 'n verbinding uit sy vrye elemente vergesel nie. Daar moet ook op gelet word dat die standaard molêre entropieë van vrye elemente (in die vorm van eenvoudige stowwe) nie gelyk is aan nul nie.
Met die koms van Planck se postulaat het absolute entropie 'n kans om bepaal te word. 'n Gevolg van hierdie bepaling is egter ook dat dit in die natuur nie moontlik is om die temperatuur nul volgens Kelvin te bereik nie, maar net om so na as moontlik daaraan te kom.
Teoreties het Mikhail Lomonosov daarin geslaag om die bestaan van 'n temperatuurminimum te voorspel. Hy het self feitlik die bevriesing van kwik tot -65 ° Celsius bereik. Vandag, deur middel van laserverkoeling, word die deeltjies van stowwe byna tot die toestand van absolute nul gebring. Meer presies, tot 10-9 grade op die Kelvin-skaal. Alhoewel hierdie waarde weglaatbaar is, is dit steeds nie 0.
Betekenis
Bogenoemde postulaat, wat aan die begin van die vorige eeu deur Planck geformuleer is, sowel as daaropvolgende werke in hierdie rigting deur die skrywer, het 'n groot stukrag gegee aan die ontwikkeling van teoretiese fisika, wat gelei het tot 'n aansienlike toename in dievordering op baie gebiede. En selfs 'n nuwe wetenskap het na vore gekom - kwantummeganika.
Op grond van Planck se teorie en Bohr se postulate kon Albert Einstein na 'n geruime tyd, meer presies in 1916, die mikroskopiese prosesse beskryf wat plaasvind wanneer atome in stowwe beweeg. Al die ontwikkelings van hierdie wetenskaplikes is later bevestig deur die skepping van lasers, kwantumopwekkers en versterkers, asook ander moderne toestelle.
Max Planck
Hierdie wetenskaplike is in 1858 in April gebore. Planck is in die Duitse stad Kiel gebore in 'n familie van bekende militêre manne, wetenskaplikes, prokureurs en kerkleiers. Selfs in die gimnasium het hy merkwaardige vermoëns in wiskunde en ander wetenskappe getoon. Benewens presiese dissiplines het hy musiek gestudeer, waar hy ook sy aansienlike talente gewys het.
Toe hy die universiteit betree het, het hy gekies om teoretiese fisika te studeer. Toe het hy in München gewerk. Hier het hy begin om termodinamika te bestudeer en sy werk aan die wetenskaplike wêreld voor te stel. In 1887 het Planck sy aktiwiteite in Berlyn voortgesit. Hierdie tydperk sluit so 'n briljante wetenskaplike prestasie in soos die kwantumhipotese, waarvan die diep betekenis mense eers later kon verstaan. Hierdie teorie is wyd erken en het eers aan die begin van die 20ste eeu wetenskaplike belangstelling verdien. Maar dit was te danke aan haar dat Planck wye gewildheid verwerf het en sy naam verheerlik het.
