Ce este a treia lege a termodinamicii?

Cea de-a treia lege a termodinamicii afirmă că, pe măsură ce temperatura unui sistem se apropie de zero absolut, entropia sa devine constantă, sau variația entropiei este zero. A treia lege a termodinamicii prezice proprietățile unui sistem și comportamentul entropiei într-un mediu unic cunoscut sub numele de temperatură absolută.

Entropia unui sistem delimitat sau izolat devine constantă pe măsură ce temperatura sa se apropie de temperatura absolută (zero absolut).

Termodinamica este una dintre cele mai importante și mai larg studiate ramuri ale științelor fizice. În afară de faptul că îi chinuiește pe studenții de la inginerie mecanică pentru cea mai mare parte a vieții lor academice, omniprezența sa se vede de la briza rece a aparatului meu de aer condiționat până la unul dintre vârfurile erei industriale – motorul cu aburi. Implementarea sa este guvernată de trei legi, care sunt cunoscute sub numele de Legile termodinamicii. Aceste legi definesc modul în care munca, căldura și energia afectează un sistem. Un sistem este orice regiune din Univers care este limitată în mod finit și prin care se transferă energie. Tot ceea ce se află în afara acestei limite reprezintă mediul înconjurător.

Ce este entropia?

În timp ce prima lege a termodinamicii implică faptul că Universul a început cu o energie utilizabilă finită, unde un sistem care extrage energie o va cheltui parțial pentru a efectua muncă și parțial o va cheltui prin creșterea temperaturii sale interne, cea de-a doua lege explorează implicațiile acesteia. Aceasta include conversia acestei energii utilizabile finite în energie inutilizabilă; de exemplu, formarea materiei care a avut loc cu miliarde de ani în urmă ca urmare a condensării energiei cu care a început Universul. În acest proces, energia utilizabilă finită este acum convertită în energie inutilizabilă.

Această energie inutilizabilă este măsurată prin ceva numit „Entropie”, un barometru pentru măsurarea aleatorietății sau a dezordinii dintr-un sistem.

Universul este ca o cameră plină de haine care zac împrăștiate într-un mod neorganizat. Entropia acestui sistem crește pe măsură ce din ce în ce mai multe haine sunt folosite și aruncate, suplimentând dezordinea, cu excepția cazului în care locuitorul face un efort de a le strânge și de a le organiza, ceea ce reduce această dezordine.

Considerând Universul ca fiind un singur sistem, nu există nimic în împrejurimile sale din care să obțină energie, astfel încât, cu toată energia sa convertită în energie inutilizabilă, tot ceea ce rămâne în urmă este un loc rece și întunecat. Acest lucru se numește moarte prin căldură și este una dintre modalitățile prin care Universul ar putea lua sfârșit. Un sistem delimitat precum Universul nostru posedă surse finite de energie, cum ar fi stelele sale strălucitoare, care vor arde veacuri întregi înainte de a se preda legilor crude ale naturii.

Ce este cea de-a treia lege a termodinamicii?

Cea de-a treia lege a termodinamicii prezice proprietățile unui sistem și comportamentul entropiei într-un mediu unic cunoscut sub numele de temperatură absolută. Temperatura absolută este cea mai scăzută temperatură cunoscută și stabilește o limită inferioară a intervalului de temperaturi din Univers.

Ce tare e asta! Nu, serios, cât de rece este? Temperatura absolută este 0 Kelvin, unitatea standard de temperatură sau -273,15 grade Celsius! Temperatura absolută este cunoscută și sub numele de zero absolut în unele cercuri și țări. Această scală vă va da o idee.

Cea de-a treia lege afirmă că, pe măsură ce temperatura unui sistem se apropie de zero absolut, entropia sa devine constantă, sau variația entropiei este zero.

Afirmația este reprezentată de această ecuație, în care T seamănă cu temperatura, iar delta S este modificarea entropiei sistemului. Denaturarea „tinde spre zero” reprezentată printr-o săgeată îndreptată spre zero implică faptul că, pe măsură ce temperatura scade până la o valoare infinitezimală, sistemul atinge entropia constantă prin extragerea de energie din mediul înconjurător, dar, așa cum dictează prima lege, o parte din această energie se va adăuga la energia internă a sistemului, negăsind astfel o stare de entropie constantă.

Importanța celei de-a treia legi a termodinamicii

Cea de-a treia lege este rareori aplicabilă în viața noastră de zi cu zi și guvernează dinamica obiectelor la cele mai scăzute temperaturi cunoscute. Ea definește ceea ce se numește un „cristal perfect”, ai cărui atomi sunt lipiți în pozițiile lor. Astfel, cristalul perfect nu posedă absolut nicio entropie, ceea ce este realizabil doar la temperatura absolută.

Conceptul de entropie a fost, de asemenea, popular în unele teorii care definesc în mod obiectiv curgerea continuă a timpului, cum ar fi creșterea liniară a entropiei Universului.

În mod normal, la 0 Kelvin, schimbările de entropie pentru reacțiile privind formarea materiei vor fi zero, deși practic toată materia manifestă o anumită cantitate de entropie, datorită prezenței celei mai mici cantități de căldură. Cea mai rece temperatură pe care am măsurat-o este de 3 K, în adâncurile îndepărtate ale Universului, dincolo de stele și galaxii.

Cu alte cuvinte, bucurați-vă de vară cât mai durează!

Ce este prima lege a termodinamicii?

Ce este a doua lege a termodinamicii?

Ce este a doua lege a termodinamicii?