Trzecia zasada termodynamiki
III zasada termodynamiki w ujęciu Plancka:
Entropia układu S w stanie równowagi zupełnej dąży do zera, przy zbliżaniu się do temperatury zera bezwzględnego.
Można powyższą zasadę ująć we wzór:
Co to znaczy, że układ znajduje się w stanie równowagi zupełnej? Stan równowagi zupełnej to taki stan układu, w którym układ przyjmuje stan o najniższej energii.
Wnioski płynące z trzeciej zasady termodynamiki są następujące:
- Nie można osiągnąć przy schładzaniu ciał temperatury zera absolutnego. Zawsze pozostanie jakaś entropia szczątkowa w postaci defektu kryształu, wiązania. Postulat, że nie można za pomocą skończonej liczby kroków uzyskać temperatury zera absolutnego nazywamy zasadą Nernsta, sformułowaną w 1906 roku.
- W temperaturze zera absolutnego zamierają wszystkie procesy, a ciepło właściwe i rozszerzalność termiczna wszystkich ciał dąży do zera absolutnego, gdy temperatura zbliża się do zera absolutnego.
Pytania
Jakie najniższe temperatury można osiągnąć w laboratorium?
Ostatnie doniesienia znane autorowi artykułu mówią o temperaturze rzędu 0,000 001 K.
Jaką entropię ma układ w temperaturze 0 K?
Entropia, jak wykazał Planck w takim układzie jest równa zeru. Stan taki jest jednak czysto hipotetyczny.
Istnieje wiele sformułowań drugiej zasady termodynamiki. Oto sformułowanie z wykorzystaniem pojęcia entropii: Entropia układu izolowanego nie może maleć.
Jeżeli ciało A znajduje się w stanie równowagi termodynamicznej z ciałem B, a ciało B znajduje się w stanie równowagi termodynamicznej z ciałem C, to ciała A i C znajdują się również w stanie równowagi termodynamicznej.
Zmiana energii wewnętrznej układu ΔU termodynamicznego jest równa zmianie ilości ciepła Q pobranego lub oddanego przez układ i pracy W wykonanej nad układem przez siły zewnętrzne lub pracy wykonanej przez układ nad otoczeniem.
Entropia S jest to termodynamiczna funkcja stanu, która określa kierunek przebiegu procesów samorzutnych w izolowanym układzie termodynamicznym.
© medianauka.pl, 2021-04-16, A-4026