Tabiatdagi issiqlik jarayonlarini termodinamika fani o’rganadi. U moddalar va jismlarning molekulyar tuzilishini, shuningdek, vaqt omilini hisobga olmasdan, hajm, bosim, harorat kabi parametrlardan foydalangan holda barcha davom etayotgan energiya o'zgarishlarini tavsiflaydi. Bu fan uchta asosiy qonunga asoslanadi. Ularning oxirgisi bir nechta formulalarga ega. Zamonaviy dunyoda eng ko'p ishlatiladigan "Plank postulati" nomini olgan. Bu qonun uni chiqargan va shakllantirgan olim nomi bilan atalgan. Bu Maks Plank, nemis ilmiy olamining yorqin vakili, o‘tgan asrning nazariy fizigi.
Birinchi va ikkinchi boshlanish
Plank postulatini shakllantirishdan oldin termodinamikaning yana ikkita qonuni bilan qisqacha tanishib chiqamiz. Ulardan birinchisi tashqi dunyodan ajratilgan barcha tizimlarda energiyaning to'liq saqlanishini tasdiqlaydi. Buning oqibati tashqi manbasiz ishni bajarish imkoniyatini inkor etish va shuning uchun doimiy harakat mashinasini yaratish,Bu xuddi shunday ishlaydi (ya'ni, birinchi turdagi VD).
Ikkinchi qonunda aytilishicha, barcha tizimlar termodinamik muvozanatga intiladi, qizdirilgan jismlar esa issiqlikni sovuqroqlariga o'tkazadi, lekin aksincha emas. Va bu ob'ektlar orasidagi harorat tenglashtirilgandan so'ng, barcha issiqlik jarayonlari to'xtaydi.
Plank postulati
Yuqoridagilarning barchasi elektr, magnit, kimyoviy hodisalarga, shuningdek, koinotda sodir boʻladigan jarayonlarga taalluqlidir. Bugungi kunda termodinamik qonunlar alohida ahamiyatga ega. Hozirdanoq olimlar muhim yo‘nalishda jadal ishlamoqda. Bu bilimdan foydalanib, ular yangi energiya manbalarini topishga intilishadi.
Uchinchi bayonot juda past haroratlarda jismoniy jismlarning xatti-harakatlariga tegishli. Birinchi ikkita qonun singari, u koinotning asoslari haqida bilim beradi.
Plank postulatining formulasi quyidagicha:
Mutlaq nol haroratda sof moddaning toʻgʻri hosil boʻlgan kristalining entropiyasi nolga teng.
Bu pozitsiya muallif tomonidan 1911 yilda dunyoga taqdim etilgan. Va o'sha kunlarda juda ko'p bahs-munozaralarga sabab bo'ldi. Biroq, fanning keyingi yutuqlari, shuningdek, termodinamika qoidalari va matematik hisob-kitoblarning amaliy qo'llanilishi uning haqiqatini isbotladi.
Mutlaq harorat nol
Endi Plank postulati asosida termodinamikaning uchinchi qonuni nimani anglatishini batafsilroq tushuntiramiz. Va keling, mutlaq nol kabi muhim tushunchadan boshlaylik. Bu jismoniy dunyo jismlari ega bo'lishi mumkin bo'lgan eng past haroratdir. Tabiat qonunlariga ko'ra, bu chegaradan pastga tusha olmaydi.
Telsiy boʻyicha bu qiymat -273,15 daraja. Ammo Kelvin shkalasida bu belgi faqat boshlang'ich nuqta hisoblanadi. Bunday holatda har qanday moddaning molekulalarining energiyasi nolga teng ekanligi isbotlangan. Ularning harakati butunlay to'xtatiladi. Kristall panjarada atomlar uning tugunlarida aniq, o'zgarmas joyni egallaydi, hatto biroz o'zgara olmaydi.
O'z-o'zidan ma'lumki, tizimdagi barcha issiqlik hodisalari ham berilgan sharoitlarda to'xtaydi. Plank postulati muntazam kristalning mutlaq nol haroratdagi holati haqida.
Buzilish oʻlchovi
Biz turli moddalarning ichki energiyasi, hajmi va bosimini bilishimiz mumkin. Ya'ni, bizda ushbu tizimning makroholatini tasvirlash uchun barcha imkoniyatlar mavjud. Lekin bu qandaydir moddaning mikroholati haqida aniq bir narsa aytish mumkin degani emas. Buning uchun siz materiya zarralarining har birining fazodagi tezligi va joylashuvi haqida hamma narsani bilishingiz kerak. Va ularning soni juda katta. Shu bilan birga, normal sharoitda molekulalar doimiy harakatda bo'lib, doimiy ravishda bir-biri bilan to'qnashadi va turli yo'nalishlarda tarqalib, har bir lahzada yo'nalishni o'zgartiradi. Ularning xatti-harakatlarida esa tartibsizlik hukm suradi.
Fizikadagi tartibsizlik darajasini aniqlash uchun entropiya deb ataladigan maxsus miqdor kiritilgan. Bu tizimning oldindan aytib bo'lmaydigan darajasini tavsiflaydi.
Entropiya (S) termodinamik holat funksiyasi boʻlib, oʻlchov vazifasini bajaradi.tizimning buzilishi (buzilishi). Endotermik jarayonlarning mumkinligi entropiyaning o'zgarishi bilan bog'liq, chunki izolyatsiyalangan tizimlarda o'z-o'zidan sodir bo'ladigan jarayonning entropiyasi DS >0 (termodinamikaning ikkinchi qonuni) ortadi.
Mukammal tuzilgan tana
Noaniqlik darajasi gazlarda ayniqsa yuqori. Ma'lumki, ular shakli va hajmiga ega emas. Shu bilan birga, ular cheksiz ravishda kengayishi mumkin. Gaz zarralari eng harakatchan, shuning uchun ularning tezligi va joylashuvini oldindan aytib bo'lmaydi.
Qattiq jismlar butunlay boshqa masala. Kristal tuzilishda zarrachalarning har biri ma'lum bir joyni egallab, ma'lum bir nuqtadan faqat ba'zi tebranishlarni hosil qiladi. Bu erda bitta atomning o'rnini bilib, qolganlarning parametrlarini aniqlash qiyin emas. Mutlaq nolda rasm butunlay ravshan bo'ladi. Buni termodinamikaning uchinchi qonuni va Plank postulati aytadi.
Agar bunday jism erdan yuqoriga ko'tarilsa, tizimning har bir molekulasining harakat traektoriyasi barcha boshqalar bilan mos keladi, bundan tashqari, u oldindan va oson aniqlanadi. Bo'shatilgan tana pastga tushganda, ko'rsatkichlar darhol o'zgaradi. Yerga urilgandan boshlab zarralar kinetik energiyaga ega bo'ladi. Bu termal harakatga turtki beradi. Bu shuni anglatadiki, harorat ko'tariladi, bu endi nolga teng bo'lmaydi. Va shu zahotiyoq tartibsiz ishlaydigan tizimning buzilishi o'lchovi sifatida entropiya paydo bo'ladi.
Xususiyatlar
Har qanday nazoratsiz oʻzaro taʼsir entropiyaning oshishiga olib keladi. Oddiy sharoitlarda u doimiy bo'lib qolishi yoki ko'payishi mumkin, lekin kamaymaydi. Termodinamikada bu uning yuqorida aytib o'tilgan ikkinchi qonunining natijasi bo'lib chiqadi.
Standart molyar entropiyalar ba'zan mutlaq entropiyalar deb ataladi. Ular uning erkin elementlaridan birikma hosil bo'lishi bilan birga keladigan entropiya o'zgarishlari emas. Shuni ham ta'kidlash kerakki, erkin elementlarning (oddiy moddalar shaklida) standart molyar entropiyalari nolga teng emas.
Plank postulati paydo boʻlishi bilan mutlaq entropiyani aniqlash imkoniyati paydo boʻldi. Biroq, bu qoidaning oqibati shundaki, tabiatda Kelvin bo'yicha harorat nolga erishish mumkin emas, faqat unga imkon qadar yaqinlashish mumkin.
Nazariy jihatdan, Mixail Lomonosov minimal harorat mavjudligini bashorat qilishga muvaffaq bo'ldi. Uning o'zi amalda simobni -65 ° C gacha muzlatishga erishdi. Bugungi kunda lazerli sovutish yordamida moddalarning zarralari deyarli mutlaq nol holatiga keltiriladi. Aniqroq aytganda, Kelvin shkalasi bo'yicha 10-9 darajagacha. Biroq, bu qiymat ahamiyatsiz bo'lsa-da, u hali ham 0 emas.
Manosi
O'tgan asrning boshida Plank tomonidan ishlab chiqilgan yuqoridagi postulat, shuningdek, muallifning ushbu yo'nalishdagi keyingi asarlari nazariy fizikaning rivojlanishiga katta turtki bo'ldi, natijada uning fanining sezilarli o'sishiga olib keldi.ko'p sohalarda taraqqiyot. Va hatto yangi fan paydo bo'ldi - kvant mexanikasi.
Plank nazariyasi va Bor postulatlariga asoslanib, ma'lum vaqt o'tgach, aniqrog'i 1916 yilda Albert Eynshteyn moddalarda atomlar harakat qilganda sodir bo'ladigan mikroskopik jarayonlarni tasvirlay oldi. Bu olimlarning barcha ishlanmalari keyinchalik lazerlar, kvant generatorlari va kuchaytirgichlar hamda boshqa zamonaviy qurilmalarning yaratilishi bilan tasdiqlandi.
Maks Plank
Bu olim 1858-yil aprel oyida tugʻilgan. Plank Germaniyaning Kil shahrida mashhur harbiylar, olimlar, huquqshunoslar va cherkov rahbarlari oilasida tug'ilgan. Hatto gimnaziyada ham matematika va boshqa fanlarda ajoyib qobiliyatlarni namoyon etdi. Aniq fanlardan tashqari, u musiqani ham o'rgangan va u erda o'zining katta iste'dodini ham namoyon etgan.
Universitetga oʻqishga kirgach, nazariy fizikani oʻrganishni tanladi. Keyin Myunxenda ishladi. Bu erda u o'z ishini ilmiy dunyoga taqdim etib, termodinamikani o'rganishni boshladi. 1887 yilda Plank Berlinda faoliyatini davom ettirdi. Bu davr kvant gipotezasi kabi yorqin ilmiy yutuqni o'z ichiga oladi, uning chuqur ma'nosini odamlar keyinroq tushunishlari mumkin edi. Bu nazariya faqat 20-asr boshlarida keng tan olingan va ilmiy qiziqish uyg'otgan. Ammo uning tufayli Plank mashhurlikka erishdi va o'z ismini ulug'ladi.
