熱力学の法則

宇宙のエントロピー

物理学の分野では、熱とシステム内の仕事によって生成される変換の研究を担当する部門があります。 それは熱力学についてです。 これは、マクロレベルでの温度とエネルギーの状態変数の変化を伴うプロセスの結果であるすべての遷移の研究を担当する物理学の一分野です。 いくつかあります 熱力学の法則 これは物理学の多くの側面の基本です。

したがって、この記事では、熱力学の法則とその重要性について説明します。

熱力学の特徴

熱力学の法則

古典的な熱力学を分析すると、それが巨視的システムの概念に基づいていることがわかります。 このシステムは、外部環境からの分離の物理的または概念的な品質の一部にすぎません。 熱力学系をよりよく研究するために、それは常に物理的な質量であると想定されています 外部の生態系とのエネルギー交換によって妨げられることはありません。

平衡状態にある巨視的システムの状態は、熱力学的変数と呼ばれる量によって指定されます。 私たちはこれらすべての変数を知っています:温度、圧力、体積、化学組成。 これらの変数はすべて、システムとその平衡を定義します。 アプリケーションの国際的な提携のおかげで、化学熱力学の主要なシンボルが確立されました。 これらのユニットを使用すると、より効果的に機能し、熱力学の原理を説明できます。

しかし、 平衡を研究しない熱力学の分野があります、 むしろ、彼らは主に安定した方法で平衡状態を達成する能力を持たないことを特徴とする熱力学的プロセスの分析を担当しています。

熱力学の法則

エントロピア

熱力学の4つの原則があり、XNUMXからXNUMXのポイントまでリストされています。これらの法則は、私たちの宇宙のすべての物理法則を理解するのに役立ち、私たちの世界で特定の現象を見るのは不可能です。 それらは、熱力学の法則の名前でも知られています。 これらの法律にはさまざまな起源があります。 以前の式から作成されたものもあります。 熱力学の最後の既知の法則はゼロ法則です。 これらの法律は、実験室で実施されるすべての調査および調査において永続的です。 それらは私たちの宇宙がどのように機能するかを理解するために不可欠です。 熱力学の法則をXNUMXつずつ説明します。

第一原理

この法則は、エネルギーは生成または破壊することはできず、変換することしかできないと述べています。 これは、エネルギー保存の法則としても知られています。 実際、 これは、環境から隔離された物理システムでは、すべてのエネルギーが常に同じになることを意味します。 エネルギーは何らかの形で他の種類のエネルギーに変換できますが、これらすべてのエネルギーの合計は常に同じです。

それをよりよく理解するための例を示します。 この原則に従って、熱の形で物理システムに一定量のエネルギーを提供する場合、内部エネルギーの増加とシステムおよびその周辺で行われる作業との差を見つけることにより、総エネルギーを計算できます。 つまり、システムがその時点で持っているエネルギーとそれが行った作業との違いは、放出される熱エネルギーになります。

第二の原則

十分な時間があれば、すべてのシステムは最終的にバランスを失います。 この原理は、エントロピーの法則とも呼ばれます。 まとめると次のようになります。 宇宙のエントロピーの量は時間とともに増加します。 システムのエントロピーは、無秩序の程度を測定するための指標です。 言い換えると、 熱力学の第XNUMXの原理は、システムが平衡点に達すると、 それはシステムの無秩序の程度を増加させます。 これは、システムに十分な時間を与えると、最終的には不均衡になることを意味する可能性があります。

これは、いくつかの物理現象の不可逆性を説明する責任がある法則です。 たとえば、なぜ論文なのかを説明するのに役立ちます 燃やされた紙は元の形に戻れません。 紙と火として知られるこのシステムでは、無秩序が増大し、元の状態に戻ることができなくなりました。 この法則は、エントロピー状態関数を導入します。これは、物理システムの場合、無秩序の程度とその不可避のエネルギー損失を表す役割を果たします。

熱力学の第二法則を理解するために、例を示します。 一定量の物質を燃やし、その灰と一緒にボールを合わせると、初期状態よりも物質が少ないことがわかります。 これは、物質がガスに変わったためです。 それらは回復することができず、散らばって散らからなければなりません。 これは、状態XNUMXでは状態XNUMXよりも少なくともエントロピーがあったことを私たちが見る方法です。

第三の原則

熱力学の法則

絶対零度に達すると、物理システムプロセスが停止します。 絶対零度は、到達できる最低温度です。 この場合、温度をケルビン度で測定します。 このように、温度と冷却によってシステムのエントロピーがゼロになると言えます。 これらの場合、それは明確な定数のようなものです。 絶対零度に達すると、物理システムプロセスが停止します。 したがって、エントロピーは最小ですが一定の値になります。

絶対零度に到達するかどうかは簡単な作業です。 ケルビン度の絶対零度はゼロですが、 摂氏温度スケールの測定値は、-273,15度です。

ゼロ法

この法律は 後者は、A = CおよびB = Cの場合、A = Bであると想定し、それを示しています。 これにより、熱力学の他のXNUMXつの法則の基本規則と基本規則が確立されます。 熱平衡の法則を前提とした名前です。 言い換えると、システムと他のシステムが独立して熱平衡にある場合、それらは熱平衡にある必要があります。 この法律は、温度原理の確立を許可します。 この原理は、熱平衡状態にあるXNUMXつの異なるオブジェクトの熱エネルギーを比較するために使用されます。 これらのXNUMXつのオブジェクトが熱平衡にある場合、それらは不必要に同じ温度になります。 一方、両方がXNUMX番目のシステムの熱バランスを変更すると、相互に影響を及ぼします。

この情報を使用して、その特性の熱力学の法則についてさらに学ぶことができることを願っています。


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