Hvad er den tredje lov om termodynamik?

Den tredje termodynamiske lov fastslår, at når temperaturen i et system nærmer sig det absolutte nulpunkt, bliver dets entropi konstant, eller ændringen i entropi er nul. Termodynamikkens tredje lov forudsiger et systems egenskaber og entropiens opførsel i et unikt miljø kendt som absolut temperatur.

Entropien i et afgrænset eller isoleret system bliver konstant, når dets temperatur nærmer sig den absolutte temperatur (det absolutte nulpunkt).

Thermodynamikken er en af de vigtigste og mest studerede grene af den fysiske videnskab. Ud over at pine maskiningeniørstuderende i det meste af deres akademiske liv, ses dens allestedsnærværelse fra den kolde brise fra mit klimaanlæg til et af højdepunkterne i den industrielle tidsalder – dampmaskinen. Dens gennemførelse er styret af tre love, som er kendt som termodynamikkens love. Lovene definerer, hvordan arbejde, varme og energi påvirker et system. Et system er ethvert område i universet, der er endeligt afgrænset, og hvorigennem der overføres energi. Alt uden for denne afgrænsning er dets omgivelser.

Hvad er entropi?

Mens den første lov i termodynamikken indebærer, at universet begyndte med en begrænset brugbar energi, hvor et system, der trækker energi, dels vil bruge den på at udføre arbejde og dels bruge den ved at øge sin indre temperatur, udforsker den anden lov dens konsekvenser. Dette omfatter omdannelsen af denne begrænsede anvendelige energi til ubrugelig energi, f.eks. dannelsen af stof for milliarder af år siden som følge af kondensering af den energi, som universet startede med. I denne proces bliver den begrænsede brugbare energi nu omdannet til ubrugelig energi.

Denne ubrugelige energi måles ved noget, der kaldes “entropi”, et barometer til måling af tilfældighed eller uorden i et system.

Universet er som et rum fyldt med tøj, der ligger uorganiseret rundt omkring. Entropien i dette system stiger, efterhånden som mere og mere tøj bruges og kasseres, hvilket supplerer rodet, medmindre beboeren gør en indsats for at samle det op og organisere det, hvilket reducerer denne uorden.

Hvis man betragter universet som ét system, er der intet i dets omgivelser at hente energi fra, så når al dets energi er omdannet til ubrugelig energi, er det eneste, der bliver tilbage, et koldt, mørkt sted. Dette kaldes varmedøden og er en af de måder, hvorpå universet kan ende. Et afgrænset system som vores univers besidder begrænsede energikilder, såsom dets lysende stjerner, som vil brænde i æoner, før de overgiver sig til naturens grusomme love.

Hvad er termodynamikkens tredje lov?

Termodynamikkens tredje lov forudsiger et systems egenskaber og entropiens opførsel i et unikt miljø kendt som den absolutte temperatur. Den absolutte temperatur er den laveste kendte temperatur og sætter en nedre grænse for universets temperaturområde.

Hvor sejt er det ikke! Nej, seriøst, hvor koldt er det? Den absolutte temperatur er 0 Kelvin, standardenheden for temperatur eller -273,15 grader Celsius! Den absolutte temperatur er også kendt som det absolutte nulpunkt i visse kredse og lande. Denne skala vil give dig en idé.

Den tredje lov siger, at når temperaturen i et system nærmer sig det absolutte nulpunkt, bliver dets entropi konstant, eller ændringen i entropi er nul.

Sætningen er repræsenteret ved denne ligning, hvor T ligner temperaturen, og delta S er ændringen i systemets entropi. Betegnelsen “tenderer mod nul” repræsenteret ved en pil, der peger mod nul, indebærer, at når temperaturen falder til en uendelig lille værdi, opnår systemet en konstant entropi ved at trække energi fra omgivelserne, men som den første lov dikterer, vil en del af denne energi føje sig til systemets indre energi, hvorved en konstant entropitilstand benægtes.

Vigtigheden af termodynamikkens tredje lov

Den tredje lov er sjældent anvendelig i vores dagligdag og regulerer dynamikken i objekter ved de laveste kendte temperaturer. Den definerer det, der kaldes en “perfekt krystal”, hvis atomer er limet fast i deres positioner. Den perfekte krystal besidder således absolut ingen entropi, hvilket kun kan opnås ved den absolutte temperatur.

Begrebet entropi har også været populært i nogle teorier, der definerer det kontinuerlige tidsforløb objektivt, som f.eks. den lineære stigning i universets entropi.

I virkeligheden vil entropiændringerne for reaktioner vedrørende dannelse af stof være nul ved 0 Kelvin, selv om praktisk talt alt stof manifesterer en vis mængde entropi, som følge af tilstedeværelsen af den mindste mængde varme. Det koldeste, vi har målt, er 3 K i universets fjerne dybder, hinsides stjerner og galakser.

Med andre ord, nyd sommeren, så længe den varer!

Hvad er termodynamikkens første lov?

Hvad er termodynamikkens anden lov?

Hvad er termodynamikkens anden lov?