• Hva er termodynamikkens lover?
• Opprinnelsen til termodynamikkens lover
• Termodynamikkens første lov
• Termodynamikkens andre lov
• Termodynamikkens tredje lov
• Termodynamikkens nulllov

Vi forklarer hva termodynamikkens lover er, hva som er opprinnelsen til disse prinsippene og hovedkarakteristikkene til hver enkelt.

Termodynamikkens lover tjener til å forstå universets fysiske lover.

Hva er termodynamikkens lover?

Termodynamikkens lover (eller termodynamikkens prinsipper) beskriver oppførselen til tre grunnleggende fysiske størrelser, temperatur, den Energi ogentropi, som karakteriserer termodynamiske systemer. Begrepet "termodynamikk" kommer fra gresk termos, Hva betyr det "varme", Y dynamoer, Hva betyr det "makt”.

Matematisk er disse prinsippene beskrevet av en sett av ligninger som forklarer oppførselen til termodynamiske systemer, definert som ethvert studieobjekt (fra en molekyl eller a menneske, før atmosfære eller kokende vann i en kjele).

Det er fire termodynamiske lover og de er avgjørende for å forstå de fysiske lovene til univers og umuligheten av visse fenomener som f.eks bevegelse Varig.

Opprinnelsen til termodynamikkens lover

De fire prinsippene for termodynamikk De har ulik opprinnelse, og noen ble formulert fra de forrige. Den første som ble etablert, var faktisk den andre, arbeidet til den franske fysikeren og ingeniøren Nicolás Léonard Sadi Carnot i 1824.

I 1860 ble imidlertid dette prinsippet formulert igjen av Rudolf Clausius og William Thompson, og la deretter til det vi nå kaller termodynamikkens første lov. Senere dukket det tredje opp, også kjent som "Nerst-postulatet" fordi det oppsto takket være studiene til Walther Nernst mellom 1906 og 1912.

Til slutt dukket den såkalte "nullloven" opp i 1930, foreslått av Guggenheim og Fowler. Det skal sies at ikke på alle områder er det anerkjent som en sann lov.

Termodynamikkens første lov

Energi kan ikke skapes eller ødelegges, bare transformeres.

Den første loven kalles "loven om bevaring av energi" fordi den tilsier det i enhver system isolert fra omgivelsene vil den totale energimengden alltid være den samme, selv om den kan omdannes fra én energiform til forskjellige. Eller med andre ord: energi kan ikke skapes eller ødelegges, bare transformeres.

Ved å levere en gitt mengde varme (Q) til et fysisk system, kan dets totale energimengde beregnes som den tilførte varmen minusjobb (W) utført av systemet på omgivelsene. Uttrykt i en formel: ΔU = Q - W.

Som et eksempel på denne loven, la oss forestille oss en flymotor. Det er et termodynamisk system som består av drivstoff som kjemisk reagerer under prosessen med forbrenning, avgir varme og fungerer (som får flyet til å bevege seg). Så: hvis vi kunne måle mengden utført arbeid og varme frigjort, kunne vi beregne den totale energien til systemet og konkludere med at energien i motoren forble konstant under flyturen: energi ble verken skapt eller ødelagt, snarere ble den endret av kjemisk energi til kalori energi YKinetisk energi (bevegelse, det vil si arbeid).

Termodynamikkens andre lov

Gitt nok tid, vil alle systemer til slutt ha en tendens til ubalanse.

Den andre loven, også kalt «Entropiloven», kan oppsummeres ved at mengden av entropi i universet har en tendens til å øke i vær. Dette betyr at graden av uorden i systemene øker inntil man når et likevektspunkt, som er tilstanden med størst uorden i systemet.

Denne loven introduserer et grunnleggende konsept i fysikk: begrepet entropi (representert med bokstaven S), som i tilfelle av fysiske systemer representerer graden av uorden. Det viser seg at i hver fysisk prosess der det er en transformasjon av energi, er en viss mengde energi ikke brukbar, det vil si at den ikke kan utføre arbeid. Hvis du ikke kan jobbe, er energien i de fleste tilfeller varme. Den varmen som systemet frigjør, det det gjør er å øke uorden i systemet, dets entropi. Entropi er et mål på uorden i et system.

Formuleringen av denne loven fastslår at endringen i entropi (dS) alltid vil være lik eller større ennvarmeoverføring (dQ), delt på temperaturen (T) i systemet. Det vil si at: dS ≥ dQ / T.

For å forstå dette med et eksempel, er det nok å brenne en viss mengde saken og samle deretter den resulterende asken. Når vi veier dem, vil vi verifisere at det er mindre materie enn det som var i sin opprinnelige tilstand: en del av materien ble omdannet til varme i form av gasser at de ikke kan jobbe med systemet og at de bidrar til dets uorden.

Termodynamikkens tredje lov

Ved å nå absolutt null stopper prosessene til fysiske systemer.

Den tredje loven sier at entropien til et system som bringes til absolutt null vil være en bestemt konstant. Med andre ord:

• Ved å nå absolutt null (null i Kelvin-enheter), stopper prosessene til fysiske systemer.
• Ved å nå absolutt null (null i Kelvin-enheter), har entropien en konstant minimumsverdi.

Det er vanskelig å nå det såkalte absolutte nullpunktet (-273,15 ° C) på daglig basis, men vi kan tenke på denne loven ved å analysere hva som skjer i en fryser: mat at vi deponerer der vil bli så kaldt at de biokjemiske prosessene inni den vil bremse ned eller til og med stoppe. Det er derfor dens nedbrytning er forsinket og dens forbruk mye lenger.

Termodynamikkens nulllov

"Nullloven" er logisk uttrykt slik: hvis A = C og B = C, så er A = B.

"Nullloven" er kjent under det navnet, selv om den var den siste som kjørte. Også kjent som Loven om termisk likevekt, tilsier dette prinsippet at: "Hvis to systemer er inne termisk likevekt uavhengig med et tredje system, må de også være i termisk likevekt med hverandre ”. Det kan logisk uttrykkes som følger: hvis A = C og B = C, så A = B.

Denne loven lar oss sammenligne den termiske energien til tre forskjellige kropper A, B og C. Hvis kropp A er i termisk likevekt med kropp C (de har samme temperatur) og B også har samme temperatur som C, vil A og B har samme temperatur.

En annen måte å uttrykke dette prinsippet på er å argumentere for at når to kropper med forskjellige temperaturer kommer i kontakt, utveksler de varme til temperaturene utjevnes.

Daglige eksempler på denne loven er enkle å finne. Når vi kommer inn i kaldt eller varmt vann, vil vi merke forskjellen i temperatur bare i løpet av de første minuttene siden kroppen vår da vil gå inn i termisk likevekt medVann og vi vil ikke lenger merke forskjellen. Det samme skjer når vi går inn i et varmt eller kaldt rom: vi vil først legge merke til temperaturen, men så slutter vi å oppfatte forskjellen fordi vi kommer inn i termisk likevekt med den.