Michakato ya joto katika asili huchunguzwa na sayansi ya thermodynamics. Inaelezea mabadiliko yote ya nishati kwa kutumia vigezo kama vile kiasi, shinikizo, joto, kupuuza muundo wa molekuli ya vitu na vitu, pamoja na sababu ya wakati. Sayansi hii inategemea sheria tatu za msingi. Ya mwisho yao ina michanganyiko kadhaa. Ya kawaida kutumika katika dunia ya kisasa ni moja ambayo ilipata jina "Planck's postulate". Sheria hii imepewa jina la mwanasayansi aliyeitoa na kuitunga. Huyu ni Max Planck, mwakilishi mkali wa ulimwengu wa kisayansi wa Ujerumani, mwanafizikia wa nadharia wa karne iliyopita.
Mwanzo wa kwanza na wa pili
Kabla ya kuunda andiko la Planck, hebu tufahamiane kwanza kwa ufupi na sheria nyingine mbili za thermodynamics. Wa kwanza wao anadai uhifadhi kamili wa nishati katika mifumo yote iliyotengwa na ulimwengu wa nje. Matokeo yake ni kunyimwa uwezekano wa kufanya kazi bila chanzo cha nje, na hivyo kuundwa kwa mashine ya kudumu ya mwendo,ambayo ingefanya kazi kwa njia sawa (yaani, VD ya aina ya kwanza).
Sheria ya pili inasema kwamba mifumo yote ina mwelekeo wa usawa wa halijoto, huku miili yenye joto huhamisha joto hadi kwenye baridi zaidi, lakini si kinyume chake. Na baada ya kusawazisha halijoto kati ya vitu hivi, michakato yote ya joto huacha.
Politi ya Planck
Yote haya hapo juu yanatumika kwa matukio ya umeme, sumaku, kemikali, pamoja na michakato inayotokea angani. Leo, sheria za thermodynamic ni muhimu sana. Tayari, wanasayansi wanafanya kazi kwa bidii katika mwelekeo muhimu. Kwa kutumia maarifa haya, wanatafuta kutafuta vyanzo vipya vya nishati.
Kauli ya tatu inahusu tabia ya miili katika halijoto ya chini sana. Kama sheria mbili za kwanza, inatoa ujuzi kuhusu msingi wa ulimwengu.
Uundaji wa postulate ya Planck ni kama ifuatavyo:
Entropi ya fuwele iliyoundwa vizuri ya dutu safi katika halijoto sifuri kabisa ni sifuri.
Msimamo huu uliwasilishwa kwa ulimwengu na mwandishi mnamo 1911. Na katika siku hizo ilisababisha mabishano mengi. Hata hivyo, mafanikio yaliyofuata ya sayansi, pamoja na matumizi ya vitendo ya masharti ya thermodynamics na hesabu za hisabati, yalithibitisha ukweli wake.
joto sifuri kabisa
Sasa hebu tueleze kwa undani zaidi nini maana ya sheria ya tatu ya thermodynamics, kulingana na postulate ya Planck. Na wacha tuanze na wazo muhimu kama sifuri kabisa. Hili ndilo joto la chini kabisa ambalo miili ya ulimwengu wa kimwili inaweza tu kuwa nayo. Chini ya kikomo hiki, kwa mujibu wa sheria za asili, haiwezi kuanguka.
Katika Selsiasi, thamani hii ni digrii -273.15. Lakini kwa kiwango cha Kelvin, alama hii inachukuliwa kuwa sehemu ya kuanzia. Inathibitishwa kuwa katika hali hiyo nishati ya molekuli ya dutu yoyote ni sifuri. Harakati zao zimesimamishwa kabisa. Katika kimiani cha kioo, atomi huchukua nafasi iliyo wazi, isiyobadilika katika vifundo vyake, bila kuwa na uwezo wa kubadilikabadilika hata kidogo.
Ni wazi kwamba matukio yote ya joto kwenye mfumo pia hukoma chini ya hali fulani. Maoni ya Planck ni kuhusu hali ya fuwele ya kawaida katika halijoto ya sifuri kabisa.
Kipimo cha machafuko
Tunaweza kujua nishati ya ndani, ujazo na shinikizo la vitu mbalimbali. Hiyo ni, tuna kila nafasi ya kuelezea macrostate ya mfumo huu. Lakini hii haimaanishi kwamba inawezekana kusema kitu fulani kuhusu microstate ya dutu fulani. Ili kufanya hivyo, unahitaji kujua kila kitu kuhusu kasi na nafasi katika nafasi ya kila chembe za suala. Na idadi yao ni kubwa sana. Wakati huo huo, chini ya hali ya kawaida, molekuli ziko katika mwendo wa mara kwa mara, mara kwa mara hugongana na kutawanyika katika mwelekeo tofauti, kubadilisha mwelekeo kila sehemu ya muda. Na tabia zao zimetawaliwa na machafuko.
Ili kubaini kiwango cha matatizo katika fizikia, kiasi maalum kinachoitwa entropy kimeanzishwa. Inaangazia kiwango cha kutotabirika kwa mfumo.
Entropy (S) ni chaguo za kukokotoa hali ya hali ya joto ambayo hutumika kama kipimousumbufu (ugonjwa) wa mfumo. Uwezekano wa michakato ya endothermic ni kutokana na mabadiliko ya entropy, kwa sababu katika mifumo ya pekee entropy ya mchakato wa hiari huongeza ΔS >0 (sheria ya pili ya thermodynamics).
Mwili ulioundwa kikamilifu
Kiwango cha kutokuwa na uhakika ni kikubwa zaidi katika gesi. Kama unavyojua, hawana sura na kiasi. Wakati huo huo, wanaweza kupanua kwa muda usiojulikana. Chembechembe za gesi ndizo zinazotembea zaidi, kwa hivyo kasi na eneo lao halitabiriki zaidi.
Miili migumu ni jambo lingine kabisa. Katika muundo wa kioo, kila chembe huchukua mahali fulani, na kufanya baadhi tu ya vibrations kutoka hatua fulani. Hapa si vigumu, kujua nafasi ya atomi moja, kuamua vigezo vya wengine wote. Kwa sifuri kabisa, picha inakuwa dhahiri kabisa. Hivi ndivyo sheria ya tatu ya thermodynamics na postulate ya Planck inavyosema.
Ikiwa mwili kama huo utainuliwa juu ya ardhi, njia ya kusonga ya kila molekuli ya mfumo italingana na zingine zote, zaidi ya hayo, itawekwa mapema na kuamuliwa kwa urahisi. Wakati mwili, kutolewa, huanguka chini, viashiria vitabadilika mara moja. Kutoka kwa kupiga ardhi, chembe zitapata nishati ya kinetic. Itatoa msukumo kwa harakati za joto. Hii ina maana kwamba hali ya joto itaongezeka, ambayo haitakuwa tena sifuri. Na mara moja entropy itatokea, kama kipimo cha shida ya mfumo wa kufanya kazi kwa fujo.
Vipengele
Muingiliano wowote usiodhibitiwa huchochea ongezeko la entropy. Katika hali ya kawaida, inaweza kubaki mara kwa mara au kuongezeka, lakini sio kupungua. Katika thermodynamics, hii inageuka kuwa tokeo la sheria yake ya pili, ambayo tayari imetajwa hapo awali.
Njia za kawaida za molar wakati mwingine huitwa absolute entropies. Sio mabadiliko ya entropy ambayo yanaambatana na malezi ya kiwanja kutoka kwa vitu vyake vya bure. Inapaswa pia kuzingatiwa kuwa molar entropies ya kawaida ya vipengele vya bure (katika mfumo wa vitu rahisi) si sawa na sifuri.
Kutokana na ujio wa andiko la Planck, entropy kamili ina nafasi ya kubainishwa. Hata hivyo, matokeo ya kifungu hiki pia ni kwamba kwa asili haiwezekani kufikia sifuri joto kulingana na Kelvin, lakini tu kukaribia zaidi iwezekanavyo.
Kinadharia, Mikhail Lomonosov alifanikiwa kutabiri kuwepo kwa kiwango cha chini cha halijoto. Yeye mwenyewe alipata kufungia kwa zebaki hadi -65 ° Selsiasi. Leo, kwa njia ya baridi ya laser, chembe za dutu huletwa karibu na hali ya sifuri kabisa. Kwa usahihi zaidi, hadi digrii 10-9 kwenye mizani ya Kelvin. Hata hivyo, ingawa thamani hii ni ndogo, bado si 0.
Maana
Nakala ya hapo juu, iliyoandaliwa mwanzoni mwa karne iliyopita na Planck, na vile vile kazi zilizofuata katika mwelekeo huu na mwandishi, ilitoa msukumo mkubwa kwa maendeleo ya fizikia ya kinadharia, na kusababisha ongezeko kubwa la fizikia yake.maendeleo katika maeneo mengi. Na hata sayansi mpya ikaibuka - quantum mechanics.
Kulingana na nadharia ya Planck na machapisho ya Bohr, baada ya muda fulani, kwa usahihi zaidi mnamo 1916, Albert Einstein aliweza kueleza michakato ya hadubini inayotokea atomi zinaposonga kwenye dutu. Maendeleo yote ya wanasayansi hawa yalithibitishwa baadaye na kuundwa kwa leza, jenereta za quantum na amplifiers, pamoja na vifaa vingine vya kisasa.
Max Planck
Mwanasayansi huyu alizaliwa mwaka wa 1858 mwezi wa Aprili. Planck alizaliwa katika jiji la Ujerumani la Kiel katika familia ya wanajeshi mashuhuri, wanasayansi, wanasheria na viongozi wa kanisa. Hata kwenye uwanja wa mazoezi, alionyesha uwezo wa ajabu katika hisabati na sayansi zingine. Mbali na taaluma halisi, alisomea muziki, ambapo pia alionyesha vipaji vyake vingi.
Alipoingia chuo kikuu, alichagua kusoma fizikia ya nadharia. Kisha akafanya kazi Munich. Hapa alianza kusoma thermodynamics, akiwasilisha kazi yake kwa ulimwengu wa kisayansi. Mnamo 1887 Planck aliendelea na shughuli zake huko Berlin. Kipindi hiki ni pamoja na mafanikio mazuri ya kisayansi kama nadharia ya quantum, maana ya kina ambayo watu waliweza kuelewa baadaye tu. Nadharia hii ilitambuliwa sana na kupata maslahi ya kisayansi tu mwanzoni mwa karne ya 20. Lakini ni shukrani kwake kwamba Planck alipata umaarufu mkubwa na kulitukuza jina lake.
