Proses terma dalam alam semula jadi dikaji oleh sains termodinamik. Ia menerangkan semua transformasi tenaga yang berterusan menggunakan parameter seperti isipadu, tekanan, suhu, mengabaikan struktur molekul bahan dan objek, serta faktor masa. Ilmu ini berdasarkan tiga hukum asas. Yang terakhir daripada mereka mempunyai beberapa formulasi. Yang paling biasa digunakan di dunia moden ialah yang menerima nama "postulatan Planck". Undang-undang ini dinamakan sempena saintis yang menyimpul dan merumuskannya. Ini ialah Max Planck, wakil cemerlang dunia saintifik Jerman, ahli fizik teori abad yang lalu.
Permulaan pertama dan kedua
Sebelum merumuskan postulat Planck, mari kita berkenalan dahulu secara ringkas dengan dua hukum termodinamik yang lain. Yang pertama daripada mereka menegaskan pemuliharaan tenaga sepenuhnya dalam semua sistem yang diasingkan dari dunia luar. Akibatnya adalah penafian kemungkinan melakukan kerja tanpa sumber luaran, dan oleh itu penciptaan mesin gerakan kekal,yang akan berfungsi dengan cara yang serupa (iaitu, VD jenis pertama).
Hukum kedua mengatakan bahawa semua sistem cenderung kepada keseimbangan termodinamik, manakala jasad yang dipanaskan memindahkan haba kepada yang lebih sejuk, tetapi tidak sebaliknya. Dan selepas penyamaan suhu antara objek ini, semua proses terma berhenti.
Planck's Postulate
Semua di atas terpakai kepada fenomena elektrik, magnet, kimia, serta proses yang berlaku di angkasa lepas. Hari ini, undang-undang termodinamik amat penting. Sudah, saintis sedang berusaha secara intensif ke arah yang penting. Menggunakan pengetahuan ini, mereka berusaha mencari sumber tenaga baharu.
Pernyataan ketiga berkenaan dengan tingkah laku badan fizikal pada suhu yang sangat rendah. Seperti dua undang-undang pertama, ia memberikan pengetahuan tentang asas alam semesta.
Rumusan postulat Planck adalah seperti berikut:
Entropi bagi kristal yang terbentuk dengan betul bagi bahan tulen pada suhu sifar mutlak ialah sifar.
Kedudukan ini telah dibentangkan kepada dunia oleh pengarang pada tahun 1911. Dan pada zaman itu menimbulkan banyak kontroversi. Walau bagaimanapun, pencapaian sains seterusnya, serta aplikasi praktikal peruntukan termodinamik dan pengiraan matematik, membuktikan kebenarannya.
Suhu mutlak sifar
Sekarang mari kita terangkan dengan lebih terperinci apakah maksud hukum ketiga termodinamik, berdasarkan postulat Planck. Dan mari kita mulakan dengan konsep penting seperti sifar mutlak. Ini adalah suhu terendah yang hanya boleh dimiliki oleh badan dunia fizikal. Di bawah had ini, mengikut undang-undang alam, ia tidak boleh jatuh.
Dalam Celsius, nilai ini ialah -273.15 darjah. Tetapi pada skala Kelvin, tanda ini hanya dianggap sebagai titik permulaan. Dibuktikan bahawa dalam keadaan sedemikian tenaga molekul mana-mana bahan adalah sifar. Pergerakan mereka terhenti sama sekali. Dalam kekisi kristal, atom menempati kedudukan yang jelas dan tidak berubah dalam nodnya, tanpa boleh berubah-ubah walaupun sedikit.
Sudah tentu semua fenomena terma dalam sistem juga berhenti dalam keadaan tertentu. Postulat Planck ialah tentang keadaan hablur biasa pada suhu mutlak sifar.
Ukuran gangguan
Kita boleh mengetahui tenaga dalaman, isipadu dan tekanan pelbagai bahan. Iaitu, kita mempunyai setiap peluang untuk menerangkan keadaan makro sistem ini. Tetapi ini tidak bermakna bahawa adalah mungkin untuk mengatakan sesuatu yang pasti tentang keadaan mikro sesuatu bahan. Untuk melakukan ini, anda perlu mengetahui segala-galanya tentang kelajuan dan kedudukan dalam ruang setiap zarah jirim. Dan bilangan mereka sangat besar. Pada masa yang sama, dalam keadaan biasa, molekul-molekul sentiasa bergerak, sentiasa berlanggar antara satu sama lain dan berselerak ke arah yang berbeza, menukar arah setiap pecahan sesaat. Dan tingkah laku mereka dikuasai oleh huru-hara.
Untuk menentukan tahap kecelaruan dalam fizik, kuantiti khas yang dipanggil entropi telah diperkenalkan. Ia mencirikan tahap ketidakpastian sistem.
Entropi (S) ialah fungsi keadaan termodinamik yang berfungsi sebagai ukurangangguan (gangguan) sistem. Kemungkinan proses endotermik adalah disebabkan oleh perubahan dalam entropi, kerana dalam sistem terpencil entropi proses spontan meningkat ΔS >0 (hukum kedua termodinamik).
Badan berstruktur sempurna
Tahap ketidakpastian terutamanya tinggi dalam gas. Seperti yang anda ketahui, mereka tidak mempunyai bentuk dan kelantangan. Pada masa yang sama, mereka boleh berkembang selama-lamanya. Zarah gas adalah yang paling mudah alih, oleh itu kelajuan dan lokasinya adalah yang paling tidak dapat diramalkan.
Badan tegar adalah perkara lain. Dalam struktur kristal, setiap zarah menduduki tempat tertentu, membuat hanya beberapa getaran dari titik tertentu. Di sini tidak sukar, mengetahui kedudukan satu atom, untuk menentukan parameter semua yang lain. Pada sifar mutlak, gambar menjadi jelas sepenuhnya. Inilah yang dikatakan hukum ketiga termodinamik dan postulat Planck.
Jika jasad sedemikian dinaikkan di atas tanah, trajektori pergerakan setiap molekul sistem akan bertepatan dengan semua yang lain, lebih-lebih lagi, ia akan lebih awal dan mudah ditentukan. Apabila badan, dilepaskan, jatuh ke bawah, penunjuk akan segera berubah. Daripada mencecah tanah, zarah akan memperoleh tenaga kinetik. Ia akan memberi dorongan kepada pergerakan haba. Ini bermakna bahawa suhu akan meningkat, yang tidak lagi menjadi sifar. Dan serta-merta entropi akan timbul, sebagai ukuran gangguan sistem yang berfungsi secara huru-hara.
Ciri
Sebarang interaksi yang tidak terkawal mencetuskan peningkatan entropi. Di bawah keadaan biasa, ia boleh sama ada kekal malar atau meningkat, tetapi tidak berkurangan. Dalam termodinamik, ini ternyata merupakan akibat daripada hukum keduanya, yang telah disebutkan sebelum ini.
Entropi molar piawai kadangkala dipanggil entropi mutlak. Ia bukan perubahan entropi yang mengiringi pembentukan sebatian daripada unsur bebasnya. Perlu diingatkan juga bahawa entropi molar piawai unsur bebas (dalam bentuk bahan ringkas) tidak sama dengan sifar.
Dengan kemunculan postulat Planck, entropi mutlak mempunyai peluang untuk ditentukan. Walau bagaimanapun, akibat daripada peruntukan ini juga ialah secara semula jadi ia tidak mungkin mencapai suhu sifar mengikut Kelvin, tetapi hanya untuk mendekatinya sedekat mungkin.
Secara teorinya, Mikhail Lomonosov berjaya meramalkan kewujudan suhu minimum. Dia sendiri secara praktikal mencapai pembekuan merkuri hingga -65 ° Celsius. Hari ini, melalui penyejukan laser, zarah bahan dibawa hampir ke keadaan sifar mutlak. Lebih tepat lagi, sehingga 10-9 darjah pada skala Kelvin. Walau bagaimanapun, walaupun nilai ini boleh diabaikan, ia masih bukan 0.
Maksud
Populasi di atas, yang dirumuskan pada awal abad yang lalu oleh Planck, serta karya-karya berikutnya ke arah ini oleh pengarang, memberikan dorongan besar kepada perkembangan fizik teori, menghasilkan peningkatan yang ketara dalamkemajuan dalam banyak bidang. Malah sains baharu muncul - mekanik kuantum.
Berdasarkan teori Planck dan postulat Bohr, selepas beberapa ketika, lebih tepat lagi pada tahun 1916, Albert Einstein dapat menerangkan proses mikroskopik yang berlaku apabila atom bergerak dalam bahan. Semua perkembangan saintis ini kemudiannya disahkan oleh penciptaan laser, penjana kuantum dan penguat, serta peranti moden yang lain.
Planck Maks
Saintis ini dilahirkan pada tahun 1858 pada bulan April. Planck dilahirkan di bandar Kiel di Jerman dalam keluarga lelaki tentera terkenal, saintis, peguam dan pemimpin gereja. Malah di gimnasium, dia menunjukkan kebolehan yang luar biasa dalam matematik dan sains lain. Selain disiplin yang tepat, dia belajar muzik, di mana dia juga menunjukkan bakatnya yang besar.
Apabila dia memasuki universiti, dia memilih untuk belajar fizik teori. Kemudian dia bekerja di Munich. Di sini dia mula belajar termodinamik, membentangkan karyanya kepada dunia saintifik. Pada tahun 1887 Planck meneruskan aktivitinya di Berlin. Tempoh ini termasuk pencapaian saintifik yang cemerlang seperti hipotesis kuantum, makna mendalam yang orang dapat fahami hanya kemudian. Teori ini diiktiraf secara meluas dan memperoleh minat saintifik hanya pada awal abad ke-20. Tetapi kerana dia, Planck mendapat populariti yang meluas dan memuliakan namanya.
