Termiske processer i naturen studeres af termodynamikkens videnskab. Den beskriver alle de igangværende energitransformationer ved hjælp af sådanne parametre som volumen, tryk, temperatur, ignorerer den molekylære struktur af stoffer og objekter samt tidsfaktoren. Denne videnskab er baseret på tre grundlæggende love. Den sidste af dem har flere formuleringer. Den mest brugte i den moderne verden er den, der modtog navnet "Plancks postulat". Denne lov er opkaldt efter den videnskabsmand, der udledte og formulerede den. Dette er Max Planck, en lysende repræsentant for den tyske videnskabelige verden, en teoretisk fysiker fra det sidste århundrede.
Første og anden begyndelse
Lad os først kort stifte bekendtskab med to andre termodynamiske love, inden vi formulerer Plancks postulat. Den første af dem hævder den fuldstændige bevarelse af energi i alle systemer, der er isoleret fra omverdenen. Dens konsekvens er benægtelsen af muligheden for at udføre arbejde uden en ekstern kilde, og dermed skabelsen af en evighedsmaskine,som ville fungere på lignende måde (dvs. en VD af den første slags).
Den anden lov siger, at alle systemer har tendens til termodynamisk ligevægt, mens opvarmede legemer overfører varme til koldere, men ikke omvendt. Og efter udligning af temperaturer mellem disse objekter stopper alle termiske processer.
Plancks postulat
Alt ovenstående gælder for elektriske, magnetiske, kemiske fænomener såvel som processer, der forekommer i det ydre rum. I dag er termodynamiske love af særlig betydning. Allerede nu arbejder videnskabsmænd intensivt i en vigtig retning. Ved at bruge denne viden søger de at finde nye energikilder.
Det tredje udsagn vedrører fysiske kroppes adfærd ved ekstremt lave temperaturer. Ligesom de to første love giver den viden om universets grundlag.
Formuleringen af Plancks postulat er som følger:
Entropien af en korrekt dannet krystal af et rent stof ved absolutte nultemperaturer er nul.
Denne holdning blev præsenteret for verden af forfatteren i 1911. Og i de dage forårsagede en masse polemik. Efterfølgende videnskabelige resultater såvel som den praktiske anvendelse af termodynamikkens bestemmelser og matematiske beregninger beviste imidlertid sin sandhed.
Absolut temperatur nul
Lad os nu forklare mere detaljeret, hvad meningen med termodynamikkens tredje lov er, baseret på Plancks postulat. Og lad os starte med et så vigtigt koncept som det absolutte nul. Dette er den laveste temperatur, som den fysiske verdens kroppe kun kan have. Under denne grænse kan den ifølge naturens love ikke falde.
I Celsius er denne værdi -273,15 grader. Men på Kelvin-skalaen betragtes dette mærke blot som udgangspunktet. Det er bevist, at energien af ethvert stofs molekyler i en sådan tilstand er nul. Deres bevægelse er fuldstændig standset. I et krystalgitter indtager atomer en klar, uforanderlig position i dets noder uden at være i stand til at svinge en smule.
Det siger sig selv, at alle termiske fænomener i systemet også stopper under givne forhold. Plancks postulat handler om tilstanden af en regulær krystal ved absolut temperatur nul.
Mål for uorden
Vi kan kende den indre energi, volumen og tryk af forskellige stoffer. Det vil sige, at vi har alle muligheder for at beskrive makrotilstanden i dette system. Men det betyder ikke, at det er muligt at sige noget bestemt om mikrotilstanden af et eller andet stof. For at gøre dette skal du vide alt om hastigheden og positionen i rummet af hver af stofpartiklerne. Og deres antal er imponerende stort. Samtidig er molekylerne under normale forhold i konstant bevægelse, kolliderer konstant med hinanden og spreder sig i forskellige retninger og skifter retning hver brøkdel af et øjeblik. Og deres adfærd er domineret af kaos.
For at bestemme graden af uorden i fysik er der indført en særlig størrelse kaldet entropi. Det karakteriserer graden af uforudsigelighed af systemet.
Entropi (S) er en termodynamisk tilstandsfunktion, der tjener som et målforstyrrelse (uorden) i systemet. Muligheden for endoterme processer skyldes en ændring i entropi, fordi entropien af en spontan proces i isolerede systemer øges ΔS >0 (termodynamikkens anden lov).
Perfekt struktureret krop
Usikkerhedsgraden er især høj i gasser. De har som bekendt ikke en form og volumen. Samtidig kan de udvide sig i det uendelige. Gaspartikler er de mest mobile, derfor er deres hastighed og placering den mest uforudsigelige.
Stive kroppe er en helt anden sag. I krystalstrukturen indtager hver af partiklerne et bestemt sted og laver kun nogle vibrationer fra et bestemt punkt. Her er det ikke svært at kende et atoms position at bestemme parametrene for alle de andre. Ved det absolutte nulpunkt bliver billedet helt indlysende. Dette er, hvad termodynamikkens tredje lov og Plancks postulat siger.
Hvis et sådant legeme hæves over jorden, vil bevægelsesbanen for hvert af systemets molekyler falde sammen med alle de andre, desuden vil den være på forhånd og let bestemmes. Når kroppen, bliver frigivet, falder ned, vil indikatorerne straks ændre sig. Fra at ramme jorden vil partiklerne tilegne sig kinetisk energi. Det vil sætte gang i den termiske bevægelse. Det betyder, at temperaturen stiger, som ikke længere vil være nul. Og straks vil entropi opstå, som et mål for uorden i et kaotisk fungerende system.
Funktioner
Enhver ukontrolleret interaktion fremkalder en stigning i entropi. Under normale forhold kan det enten forblive konstant eller stige, men ikke falde. I termodynamik viser dette sig at være en konsekvens af dens anden lov, som allerede er nævnt tidligere.
Standard molære entropier kaldes nogle gange for absolutte entropier. De er ikke entropiændringer, der ledsager dannelsen af en forbindelse fra dens frie elementer. Det skal også bemærkes, at de molære standardentropier af frie grundstoffer (i form af simple stoffer) ikke er lig med nul.
Med fremkomsten af Plancks postulat har absolut entropi en chance for at blive bestemt. En konsekvens af denne bestemmelse er dog også, at det i naturen ikke er muligt at nå temperaturen nul ifølge Kelvin, men kun at komme så tæt på som muligt.
Teoretisk set formåede Mikhail Lomonosov at forudsige eksistensen af et temperaturminimum. Han selv opnåede praktisk t alt frysning af kviksølv til -65 ° Celsius. I dag bringes stoffernes partikler ved hjælp af laserkøling næsten til det absolutte nul. Mere præcist, op til 10-9 grader på Kelvin-skalaen. Men selvom denne værdi er ubetydelig, er den stadig ikke 0.
Meaning
Ovenstående postulat, formuleret i begyndelsen af forrige århundrede af Planck, såvel som efterfølgende værker i denne retning af forfatteren, gav en enorm fremdrift til udviklingen af teoretisk fysik, hvilket resulterede i en betydelig stigning i densfremskridt på mange områder. Og endda en ny videnskab dukkede op - kvantemekanik.
Baseret på Plancks teori og Bohrs postulater var Albert Einstein efter nogen tid, mere præcist i 1916 i stand til at beskrive de mikroskopiske processer, der opstår, når atomer bevæger sig i stoffer. Al udviklingen af disse videnskabsmænd blev senere bekræftet af skabelsen af lasere, kvantegeneratorer og forstærkere, såvel som andre moderne enheder.
Max Planck
Denne videnskabsmand blev født i 1858 i april. Planck blev født i den tyske by Kiel i en familie af berømte militærmænd, videnskabsmænd, advokater og kirkeledere. Selv i gymnasiet viste han bemærkelsesværdige evner i matematik og andre videnskaber. Udover præcise discipliner studerede han musik, hvor han også viste sine betydelige talenter.
Da han kom ind på universitetet, valgte han at studere teoretisk fysik. Så arbejdede han i München. Her begyndte han at studere termodynamik og præsenterede sit arbejde for den videnskabelige verden. I 1887 fortsatte Planck sine aktiviteter i Berlin. Denne periode inkluderer en så strålende videnskabelig præstation som kvantehypotesen, hvis dybe betydning folk først var i stand til at forstå senere. Denne teori blev bredt anerkendt og opnåede først videnskabelig interesse i begyndelsen af det 20. århundrede. Men det var takket være hende, at Planck opnåede stor popularitet og forherligede sit navn.
