Proceset termike në natyrë studiohen nga shkenca e termodinamikës. Ai përshkruan të gjitha transformimet e vazhdueshme të energjisë duke përdorur parametra të tillë si vëllimi, presioni, temperatura, duke injoruar strukturën molekulare të substancave dhe objekteve, si dhe faktorin kohë. Kjo shkencë bazohet në tre ligje themelore. E fundit prej tyre ka disa formulime. Më i përdoruri në botën moderne është ai që mori emrin "Postulati i Planck". Ky ligj është emëruar sipas shkencëtarit që e ka nxjerrë dhe formuluar atë. Ky është Max Planck, një përfaqësues i ndritur i botës shkencore gjermane, një fizikan teorik i shekullit të kaluar.
Fillimi i parë dhe i dytë
Para se të formulojmë postulatin e Planck-ut, le të njihemi shkurtimisht së pari me dy ligje të tjera të termodinamikës. E para prej tyre pohon ruajtjen e plotë të energjisë në të gjitha sistemet e izoluara nga bota e jashtme. Pasoja e tij është mohimi i mundësisë së kryerjes së punës pa një burim të jashtëm, dhe si rrjedhim krijimi i një makine me lëvizje të vazhdueshme,e cila do të funksiononte në një mënyrë të ngjashme (d.m.th., një VD e llojit të parë).
Ligji i dytë thotë se të gjitha sistemet priren drejt ekuilibrit termodinamik, ndërsa trupat e nxehtë e transferojnë nxehtësinë tek ato më të ftohtët, por jo anasjelltas. Dhe pas barazimit të temperaturave ndërmjet këtyre objekteve, të gjitha proceset termike ndalojnë.
Postulati i Plankut
Të gjitha sa më sipër zbatohen për fenomenet elektrike, magnetike, kimike, si dhe proceset që ndodhin në hapësirën e jashtme. Sot, ligjet termodinamike kanë një rëndësi të veçantë. Tashmë, shkencëtarët po punojnë intensivisht në një drejtim të rëndësishëm. Duke përdorur këtë njohuri, ata kërkojnë të gjejnë burime të reja energjie.
Deklarata e tretë ka të bëjë me sjelljen e trupave fizikë në temperatura jashtëzakonisht të ulëta. Ashtu si dy ligjet e para, ai jep njohuri për bazën e universit.
Formulimi i postulatit të Planck është si më poshtë:
Entropia e një kristali të formuar siç duhet të një substance të pastër në temperatura zero absolute është zero.
Ky pozicion iu paraqit botës nga autori në vitin 1911. Dhe në ato ditë shkaktoi shumë polemika. Megjithatë, arritjet e mëvonshme të shkencës, si dhe zbatimi praktik i dispozitave të termodinamikës dhe llogaritjeve matematikore, vërtetuan të vërtetën e saj.
Temperatura absolute zero
Tani le të shpjegojmë më në detaje se cili është kuptimi i ligjit të tretë të termodinamikës, bazuar në postulatin e Planck. Dhe le të fillojmë me një koncept kaq të rëndësishëm si zero absolute. Kjo është temperatura më e ulët që mund të kenë vetëm trupat e botës fizike. Nën këtë kufi, sipas ligjeve të natyrës, nuk mund të bjerë.
Në Celsius, kjo vlerë është -273,15 gradë. Por në shkallën Kelvin, kjo shenjë konsiderohet vetëm si pika e fillimit. Është vërtetuar se në një gjendje të tillë energjia e molekulave të çdo substance është zero. Lëvizja e tyre është ndalur plotësisht. Në një rrjetë kristalore, atomet zënë një pozicion të qartë e të pandryshueshëm në nyjet e tij, pa qenë në gjendje të luhaten as pak.
Vetëkuptohet se të gjitha dukuritë termike në sistem gjithashtu ndalojnë në kushte të caktuara. Postulati i Planck ka të bëjë me gjendjen e një kristali të rregullt në temperaturën absolute zero.
Masa e çrregullimit
Ne mund të dimë energjinë e brendshme, vëllimin dhe presionin e substancave të ndryshme. Kjo do të thotë, ne kemi çdo shans për të përshkruar makrostatin e këtij sistemi. Por kjo nuk do të thotë se është e mundur të thuhet diçka e qartë për mikrogjendjen e një substance. Për ta bërë këtë, ju duhet të dini gjithçka për shpejtësinë dhe pozicionin në hapësirë të secilës prej grimcave të materies. Dhe numri i tyre është mbresëlënës i madh. Në të njëjtën kohë, në kushte normale, molekulat janë në lëvizje të vazhdueshme, përplasen vazhdimisht me njëra-tjetrën dhe shpërndahen në drejtime të ndryshme, duke ndryshuar drejtimin çdo pjesë të një momenti. Dhe sjellja e tyre dominohet nga kaosi.
Për të përcaktuar shkallën e çrregullimit në fizikë, është futur një sasi e veçantë e quajtur entropi. Ai karakterizon shkallën e paparashikueshmërisë së sistemit.
Entropia (S) është një funksion i gjendjes termodinamike që shërben si masëçrregullim (çrregullim) i sistemit. Mundësia e proceseve endotermike është për shkak të ndryshimit të entropisë, sepse në sistemet e izoluara entropia e një procesi spontan rritet ΔS >0 (ligji i dytë i termodinamikës).
Trup i strukturuar perfekt
Shkalla e pasigurisë është veçanërisht e lartë te gazet. Siç e dini, ata nuk kanë një formë dhe vëllim. Në të njëjtën kohë, ato mund të zgjerohen pafundësisht. Grimcat e gazit janë më të lëvizshmet, prandaj shpejtësia dhe vendndodhja e tyre është më e paparashikueshme.
Trupat e ngurtë janë një çështje krejt tjetër. Në strukturën kristalore, secila prej grimcave zë një vend të caktuar, duke bërë vetëm disa dridhje nga një pikë e caktuar. Këtu nuk është e vështirë, duke ditur pozicionin e një atomi, të përcaktosh parametrat e të gjithë të tjerëve. Në zero absolute, fotografia bëhet plotësisht e qartë. Kjo është ajo që thotë ligji i tretë i termodinamikës dhe postulati i Planck.
Nëse një trup i tillë ngrihet mbi tokë, trajektorja e lëvizjes së secilës prej molekulave të sistemit do të përkojë me të gjitha të tjerat, për më tepër, ajo do të përcaktohet paraprakisht dhe lehtësisht. Kur trupi, duke u lëshuar, bie poshtë, treguesit do të ndryshojnë menjëherë. Nga goditja në tokë, grimcat do të fitojnë energji kinetike. Do t'i japë shtysë lëvizjes termike. Kjo do të thotë se temperatura do të rritet, e cila nuk do të jetë më zero. Dhe menjëherë do të lindë entropia, si një masë e çrregullimit të një sistemi që funksionon në mënyrë kaotike.
Karakteristikat
Çdo ndërveprim i pakontrolluar provokon një rritje të entropisë. Në kushte normale, mund të mbetet konstante ose të rritet, por jo të ulet. Në termodinamikë, kjo rezulton të jetë pasojë e ligjit të tij të dytë, të përmendur tashmë më parë.
Entropitë standarde molare nganjëherë quhen entropi absolute. Ato nuk janë ndryshime entropike që shoqërojnë formimin e një komponimi nga elementët e tij të lirë. Duhet të theksohet gjithashtu se entropitë molare standarde të elementeve të lirë (në formën e substancave të thjeshta) nuk janë të barabarta me zero.
Me ardhjen e postulatit të Planck-ut, entropia absolute ka një shans për t'u përcaktuar. Megjithatë, pasojë e kësaj dispozite është edhe se në natyrë nuk është e mundur të arrihet temperatura zero sipas Kelvinit, por vetëm të afrohet sa më shumë me të.
Teorikisht, Mikhail Lomonosov arriti të parashikonte ekzistencën e një minimumi të temperaturës. Ai vetë praktikisht arriti ngrirjen e merkurit në -65 ° Celsius. Sot, me anë të ftohjes me lazer, grimcat e substancave sillen pothuajse në gjendjen zero absolute. Më saktësisht, deri në 10-9 gradë në shkallën Kelvin. Megjithatë, edhe pse kjo vlerë është e papërfillshme, ajo ende nuk është 0.
Kuptimi
Postulati i mësipërm, i formuluar në fillim të shekullit të kaluar nga Planck, si dhe veprat pasuese në këtë drejtim nga autori, i dhanë një shtysë të madhe zhvillimit të fizikës teorike, duke rezultuar në një rritje të ndjeshme të saj.progres në shumë fusha. Dhe madje u shfaq një shkencë e re - mekanika kuantike.
Bazuar në teorinë e Planck dhe postulatet e Bohr-it, pas disa kohësh, më saktësisht në vitin 1916, Albert Ajnshtajni arriti të përshkruajë proceset mikroskopike që ndodhin kur atomet lëvizin në substanca. Të gjitha zhvillimet e këtyre shkencëtarëve u konfirmuan më vonë nga krijimi i lazerëve, gjeneratorëve kuantikë dhe amplifikatorëve, si dhe pajisjeve të tjera moderne.
Max Planck
Ky shkencëtar lindi në 1858 në prill. Planck lindi në qytetin gjerman të Kielit në një familje ushtarakësh, shkencëtarësh, avokatësh dhe udhëheqësish të famshëm kishtarë. Edhe në gjimnaz, ai tregoi aftësi të jashtëzakonshme në matematikë dhe shkenca të tjera. Përveç disiplinave ekzakte, ai studioi muzikë, ku shfaqi edhe talentin e tij të konsiderueshëm.
Kur hyri në universitet, zgjodhi të studionte fizikën teorike. Më pas ai punoi në Mynih. Këtu ai filloi të studiojë termodinamikën, duke paraqitur punën e tij në botën shkencore. Në 1887 Planck vazhdoi aktivitetet e tij në Berlin. Kjo periudhë përfshin një arritje kaq të shkëlqyer shkencore si hipoteza kuantike, kuptimin e thellë të së cilës njerëzit ishin në gjendje ta kuptonin vetëm më vonë. Kjo teori u njoh gjerësisht dhe fitoi interes shkencor vetëm në fillim të shekullit të 20-të. Por ishte falë saj që Planck fitoi popullaritet të gjerë dhe lavdëroi emrin e tij.
