Doğadaki termal süreçler termodinamik bilimi tarafından incelenir. Hacim, basınç, sıcaklık gibi parametreleri kullanarak, maddelerin ve nesnelerin moleküler yapısını ve zaman faktörünü göz ardı ederek devam eden tüm enerji dönüşümlerini tanımlar. Bu bilim üç temel yasaya dayanmaktadır. Sonuncusu birkaç formülasyona sahiptir. Modern dünyada en yaygın olarak kullanılanı, "Planck'ın postulatı" adını alandır. Bu yasa, onu çıkaran ve formüle eden bilim adamının adını almıştır. Bu, Alman bilim dünyasının parlak bir temsilcisi, geçen yüzyılın teorik fizikçisi Max Planck.
Birinci ve ikinci başlangıçlar
Planck'ın varsayımını formüle etmeden önce, kısaca termodinamiğin diğer iki yasasını tanıyalım. Bunlardan ilki, dış dünyadan izole edilmiş tüm sistemlerde enerjinin tam korunumunu ileri sürer. Bunun sonucu, harici bir kaynak olmadan iş yapma olasılığının reddedilmesi ve dolayısıyla sürekli bir hareket makinesinin yaratılmasıdır.bu da benzer şekilde çalışır (yani, birinci türden bir VD).
İkinci yasa, tüm sistemlerin termodinamik dengeye eğilimli olduğunu söylerken, ısıtılan cisimler ısıyı daha soğuk olanlara aktarır, ancak bunun tersi olmaz. Ve bu nesneler arasındaki sıcaklıkları eşitledikten sonra tüm termal işlemler durur.
Planck'ın Postülatı
Yukarıdakilerin tümü, elektriksel, manyetik, kimyasal olayların yanı sıra uzayda meydana gelen süreçler için de geçerlidir. Bugün, termodinamik yasalar özel bir öneme sahiptir. Zaten bilim adamları önemli bir yönde yoğun bir şekilde çalışıyorlar. Bu bilgiyi kullanarak yeni enerji kaynakları bulmaya çalışırlar.
Üçüncü ifade, fiziksel bedenlerin aşırı düşük sıcaklıklardaki davranışlarıyla ilgilidir. İlk iki yasa gibi evrenin temeli hakkında bilgi verir.
Planck'ın varsayımının formülasyonu şu şekildedir:
Saf bir maddenin uygun şekilde oluşturulmuş kristalinin mutlak sıfır sıcaklıklarda entropisi sıfırdır.
Bu konum, 1911 yılında yazar tarafından dünyaya sunuldu. Ve o günlerde birçok tartışmaya neden oldu. Bununla birlikte, bilimin sonraki başarılarının yanı sıra termodinamik ve matematiksel hesaplamaların hükümlerinin pratik uygulaması bunun doğruluğunu kanıtladı.
Mutlak sıcaklık sıfır
Şimdi Planck'ın postülasına dayanarak termodinamiğin üçüncü yasasının ne anlama geldiğini daha detaylı açıklayalım. Ve mutlak sıfır gibi önemli bir kavramla başlayalım. Bu, fiziksel dünyanın bedenlerinin sahip olabileceği en düşük sıcaklıktır. Bu sınırın altına doğa kanunlarına göre düşemez.
Santigratta bu değer -273,15 derecedir. Ancak Kelvin ölçeğinde bu işaret sadece başlangıç noktası olarak kabul edilir. Böyle bir durumda herhangi bir maddenin moleküllerinin enerjisinin sıfır olduğu kanıtlanmıştır. Hareketleri tamamen durur. Bir kristal kafeste atomlar, düğümlerinde hafif bile dalgalanma olmaksızın net, değişmeyen bir konum işgal eder.
Sistemdeki tüm termal olayların belirli koşullar altında da durduğunu söylemeye gerek yok. Planck'ın varsayımı, sıfır mutlak sıcaklıkta normal bir kristalin durumu hakkındadır.
Düzensizliğin ölçüsü
Çeşitli maddelerin iç enerjisini, hacmini ve basıncını bilebiliriz. Yani, bu sistemin makro durumunu tanımlamak için her şansımız var. Ancak bu, bazı maddelerin mikro durumu hakkında kesin bir şey söylemenin mümkün olduğu anlamına gelmez. Bunu yapmak için, madde parçacıklarının her birinin uzaydaki hızı ve konumu hakkında her şeyi bilmeniz gerekir. Ve sayıları etkileyici bir şekilde çok büyük. Aynı zamanda, normal koşullar altında, moleküller sürekli hareket halindedir, sürekli birbirleriyle çarpışırlar ve farklı yönlere saçılırlar, her an yön değiştirirler. Ve davranışlarına kaos hakimdir.
Fizikteki düzensizliğin derecesini belirlemek için entropi adı verilen özel bir nicelik tanıtıldı. Sistemin öngörülemezlik derecesini karakterize eder.
Entropi (S), ölçü işlevi gören bir termodinamik durum işlevidirsistemin bozukluğu (bozukluğu). Endotermik süreçlerin olasılığı, entropideki bir değişiklikten kaynaklanmaktadır, çünkü izole sistemlerde kendiliğinden bir sürecin entropisi ΔS >0'yi (termodinamiğin ikinci yasası) artırır.
Mükemmel yapılandırılmış gövde
Belirsizlik derecesi özellikle gazlarda yüksektir. Bildiğiniz gibi, bir şekli ve hacmi yoktur. Aynı zamanda, süresiz olarak genişleyebilirler. Gaz parçacıkları en hareketli olanlardır, bu nedenle hızları ve konumları en tahmin edilemez olanıdır.
Sert cisimler tamamen başka bir konudur. Kristal yapıda, parçacıkların her biri belirli bir yer kaplar ve belirli bir noktadan sadece bazı titreşimler yapar. Burada bir atomun konumunu bilmek, diğerlerinin parametrelerini belirlemek zor değil. Mutlak sıfırda, resim tamamen açık hale gelir. Termodinamiğin üçüncü yasası ve Planck'ın varsayımı bunu söylüyor.
Böyle bir cisim yerden yukarı kaldırılırsa, sistemin moleküllerinin her birinin hareket yörüngesi diğerleriyle çakışacak, ayrıca önceden ve kolayca belirlenecektir. Serbest bırakılan vücut düştüğünde, göstergeler hemen değişecektir. Yere çarptıktan sonra parçacıklar kinetik enerji kazanacaktır. Termal harekete ivme kazandıracak. Bu, sıcaklığın artacağı ve artık sıfır olmayacağı anlamına gelir. Ve kaotik işleyen bir sistemin düzensizliğinin bir ölçüsü olarak hemen entropi ortaya çıkacaktır.
Özellikler
Kontrolsüz herhangi bir etkileşim, entropide bir artışa neden olur. Normal şartlar altında sabit kalabilir veya artabilir, ancak azalmaz. Termodinamikte bu, daha önce bahsedilen ikinci yasasının bir sonucu olarak ortaya çıkıyor.
Standart molar entropilere bazen mutlak entropiler denir. Bir bileşiğin serbest elementlerinden oluşumuna eşlik eden entropi değişiklikleri değildir. Serbest elementlerin (basit maddeler biçiminde) standart molar entropilerinin sıfıra eşit olmadığına da dikkat edilmelidir.
Planck'ın varsayımının ortaya çıkmasıyla, mutlak entropinin belirlenme şansı var. Ancak bu hükmün bir sonucu da, doğada Kelvin'e göre sıfır sıcaklığa ulaşmak mümkün değil, sadece ona mümkün olduğunca yaklaşmak mümkün.
Teorik olarak, Mikhail Lomonosov bir minimum sıcaklığın varlığını tahmin etmeyi başardı. Kendisi pratik olarak cıvanın -65 ° santigrat dereceye kadar donmasını sağladı. Günümüzde lazer soğutma sayesinde madde parçacıkları neredeyse mutlak sıfır durumuna getirilmektedir. Daha doğrusu, Kelvin ölçeğinde 10-9 dereceye kadar. Ancak bu değer ihmal edilebilir olsa da yine de 0 değildir.
Anlam
Geçen yüzyılın başında Planck tarafından formüle edilen yukarıdaki varsayım ve yazarın bu yöndeki sonraki çalışmaları, teorik fiziğin gelişimine büyük bir ivme kazandırdı ve teorik fiziğin gelişiminde önemli bir artışa neden oldu.birçok alanda ilerleme. Hatta yeni bir bilim ortaya çıktı - kuantum mekaniği.
Planck'ın teorisine ve Bohr'un varsayımlarına dayanarak, bir süre sonra, daha doğrusu 1916'da Albert Einstein, atomlar maddelerde hareket ettiğinde meydana gelen mikroskobik süreçleri tanımlayabildi. Bu bilim adamlarının tüm gelişmeleri daha sonra lazerlerin, kuantum jeneratörlerinin ve yükselticilerin yanı sıra diğer modern cihazların yaratılmasıyla doğrulandı.
Max Planck
Bu bilim adamı 1858'de Nisan'da doğdu. Planck, Alman şehri Kiel'de ünlü askeri adamlar, bilim adamları, avukatlar ve kilise liderlerinden oluşan bir ailede doğdu. Spor salonunda bile matematik ve diğer bilimlerde olağanüstü yetenekler gösterdi. Kesin disiplinlere ek olarak, önemli yeteneklerini de gösterdiği müzik eğitimi aldı.
Üniversiteye girdiğinde teorik fizik okumayı seçti. Daha sonra Münih'te çalıştı. Burada termodinamik okumaya başladı ve çalışmalarını bilim dünyasına sundu. 1887'de Planck faaliyetlerine Berlin'de devam etti. Bu dönem, insanların derin anlamını ancak daha sonra anlayabildikleri kuantum hipotezi gibi parlak bir bilimsel başarı içerir. Bu teori yaygın olarak tanındı ve yalnızca 20. yüzyılın başında bilimsel ilgi kazandı. Ama onun sayesinde Planck geniş bir popülerlik kazandı ve adını yüceltti.
