- What is Entropy?
- What’s the Third Law of Thermodynamics?熱力学の第三法則は何ですか？
- 熱力学第三法則の重要性
熱力学第三法則は、系の温度が絶対零度に近づくとそのエントロピーが一定になる、つまりエントロピーの変化がゼロになることを述べています。 熱力学の第 3 法則は、絶対温度として知られる独特の環境におけるシステムの特性とエントロピーの挙動を予測します。
境界のある、または孤立したシステムのエントロピーは、その温度が絶対温度 (絶対零度) に近づくと一定になるのです。 機械工学の学生を学業生活のほとんどで苦しめる以外に、エアコンの冷たい風から工業時代の頂点の 1 つである蒸気機関まで、その偏在性が見られます。 熱力学の法則」と呼ばれる3つの法則が、その実現を支配している。 この法則は、仕事、熱、エネルギーがシステムにどのような影響を与えるかを定義しています。 システムとは、宇宙のあらゆる領域のことで、エネルギーが伝達される有限の境界を持つものである。 この境界の外側にあるものはすべて、その周囲にあるものです。
熱力学におけるシステムの図解。 (Photo Credit : Wavesmikey / Wikipedia Commons)
What is Entropy?
熱力学の第一法則は、宇宙が有限の使用可能なエネルギーで始まり、エネルギーを引き出す系はその一部を仕事に使い、一部を内部温度の上昇によって消費すると示唆していますが、第二法則はその意味を探ります。 例えば、何十億年も前に、宇宙が最初に持っていたエネルギーが凝縮して物質が形成されたように、有限の使えるエネルギーが、使えないエネルギーに変換されることも含まれる。 この過程で、有限の使用可能なエネルギーは、現在、使用不可能なエネルギーに変換されています。
この使えないエネルギーは「エントロピー」と呼ばれるもので、システムのランダム性や無秩序さを測るバロメーターとして測定されます。
Illustration of entropy as a increase in disorderliness.
宇宙は、整理されていない状態で転がっている服でいっぱいの部屋のようなものです。 このシステムのエントロピーは、住人がそれらを拾って整理する努力をしない限り、より多くの服が使われたり捨てられたりして混乱を補完することによって増加し、この無秩序さを減少させる。
宇宙を一つのシステムとして考えると、その周囲にはエネルギーを得るものがないので、そのエネルギーがすべて使えないエネルギーに変換され、残されたのは冷たく暗い場所だけである。 これは「熱の死」と呼ばれ、宇宙の終わり方の一つである。
熱力学の第三法則とは？
熱力学の第三法則は、絶対温度と呼ばれる独特の環境でのシステムの特性とエントロピーの振る舞いを予測します。 絶対温度は既知の最低温度であり、宇宙の温度範囲に下限を設定している。
なんてクールなんだ! いや、マジでどれくらい冷たいんだ？ 絶対温度とは、温度の標準単位である0ケルビン、または摂氏-273.15度のことです 絶対温度は、一部の界隈や国では絶対零度とも呼ばれている。 この目盛りを見ればわかると思います。
第三法則は、系の温度が絶対零度に近づくと、そのエントロピーは一定になる、つまりエントロピーの変化がゼロになる、というものです。
この文はこの式で表され、Tは温度に似ていて、デルタSは系のエントロピーの変化である。 ゼロに向かう矢印で表される「tends to zero」という表記は、温度が無限小の値まで下がると、系は周囲からエネルギーを引き出して一定のエントロピーを達成するが、第一法則が定めるように、このエネルギーの一部は系の内部エネルギーに加わるので、エントロピーが一定の状態を否定することを意味する。
熱力学第三法則の重要性
第三法則は私たちの日常生活にはほとんど適用されず、既知の最低温度での物体の力学を支配している。 これは、原子がその位置で接着している「完全結晶」と呼ばれるものを定義するものである。
また、エントロピーの概念は、宇宙のエントロピーが直線的に増加するように、時間の連続的な流れを客観的に定義するいくつかの理論でよく使われてきた。
理想的には0ケルビンで、物質の生成に関する反応のエントロピー変化はゼロになるが、実際にはすべての物質は、ごくわずかな熱の存在によって、ある程度のエントロピーを発現する。 私たちが測定した最も冷たい温度は、星や銀河を超えた宇宙の遠い奥地で、3ケルビンです。
つまり、夏が続く間、夏を楽しんでください！
熱力学の第一法則とは？