หลักอุณหพลศาสตร์

เอนโทรปีของจักรวาล

ในสาขาฟิสิกส์ มีสาขาที่รับผิดชอบในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากความร้อนและการทำงานในระบบ เป็นเรื่องเกี่ยวกับเทอร์โมไดนามิกส์ เป็นสาขาวิชาฟิสิกส์ที่รับผิดชอบการศึกษาการเปลี่ยนแปลงทั้งหมด ซึ่งเป็นผลจากกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสถานะตัวแปรของอุณหภูมิและพลังงานในระดับมหภาคเท่านั้น มีหลายอย่าง หลักอุณหพลศาสตร์ ซึ่งเป็นพื้นฐานของฟิสิกส์หลายด้าน

ดังนั้นเราจะบอกคุณในบทความนี้ว่าหลักการของอุณหพลศาสตร์คืออะไรและมีความสำคัญอย่างไร

ลักษณะของอุณหพลศาสตร์

กฎของอุณหพลศาสตร์

หากเราวิเคราะห์อุณหพลศาสตร์แบบคลาสสิก เราจะพบว่ามีพื้นฐานอยู่บนแนวคิดของระบบมหภาค ระบบนี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของคุณภาพทางกายภาพหรือเชิงแนวคิดของการแยกตัวออกจากสภาพแวดล้อมภายนอก เพื่อศึกษาระบบเทอร์โมไดนามิกส์ให้ดียิ่งขึ้น ให้ถือว่ามวลกายเป็นมวลที่ ไม่รบกวนการแลกเปลี่ยนพลังงานกับระบบนิเวศภายนอก

สถานะของระบบมหภาคในภาวะสมดุลถูกระบุโดยปริมาณที่เรียกว่าตัวแปรทางอุณหพลศาสตร์ เรารู้ตัวแปรทั้งหมดเหล่านี้: อุณหภูมิ ความดัน ปริมาตร และองค์ประกอบทางเคมี ตัวแปรทั้งหมดเหล่านี้กำหนดระบบและความสมดุลของระบบ ต้องขอบคุณพันธมิตรด้านการใช้งานระดับนานาชาติ จึงมีการสร้างสัญลักษณ์หลักของอุณหพลศาสตร์เคมีขึ้น การใช้หน่วยเหล่านี้สามารถทำงานได้ดีขึ้นและอธิบายหลักการของเทอร์โมไดนามิกส์

อย่างไรก็ตาม มีสาขาหนึ่งของอุณหพลศาสตร์ที่ไม่ศึกษาสมดุล แต่พวกเขามีหน้าที่ในการวิเคราะห์กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยส่วนใหญ่ไม่มีความสามารถในการบรรลุสภาวะสมดุลในลักษณะที่เสถียร

หลักอุณหพลศาสตร์

ฮาร์ด

มีหลักการ 4 ประการของอุณหพลศาสตร์ เรียงจากศูนย์ถึงสามจุด กฎเหล่านี้ช่วยให้เข้าใจกฎฟิสิกส์ทั้งหมดในจักรวาลของเรา และเป็นไปไม่ได้ที่จะเห็นปรากฏการณ์บางอย่างในโลกของเรา พวกเขายังรู้จักกันในชื่อกฎของอุณหพลศาสตร์ กฎหมายเหล่านี้มีต้นกำเนิดต่างกัน บางสูตรมาจากสูตรที่แล้ว กฎข้อสุดท้ายที่ทราบของอุณหพลศาสตร์คือกฎศูนย์ กฎหมายเหล่านี้มีผลถาวรในการสืบสวนและสอบสวนทั้งหมดที่ดำเนินการในห้องปฏิบัติการ สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจว่าจักรวาลของเราทำงานอย่างไร เราจะอธิบายหลักการของอุณหพลศาสตร์ทีละคน

หลักการแรก

กฎข้อนี้กล่าวว่าพลังงานไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ แต่สามารถเปลี่ยนแปลงได้เท่านั้น นี้เรียกว่ากฎการอนุรักษ์พลังงาน จริงๆแล้ว, นี่หมายความว่าในระบบทางกายภาพใดๆ ที่แยกจากสิ่งแวดล้อมของมัน พลังงานทั้งหมดของมันจะยังคงเหมือนเดิมเสมอ แม้ว่าพลังงานจะเปลี่ยนเป็นพลังงานประเภทอื่นได้ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง แต่ผลรวมของพลังงานทั้งหมดนี้จะเท่ากันเสมอ

เราจะยกตัวอย่างเพื่อทำความเข้าใจให้ดีขึ้น ตามหลักการนี้ หากเราให้พลังงานจำนวนหนึ่งแก่ระบบทางกายภาพในรูปของความร้อน เราสามารถคำนวณพลังงานทั้งหมดได้โดยการหาความแตกต่างระหว่างการเพิ่มขึ้นของพลังงานภายในกับงานที่ทำโดยระบบและบริเวณโดยรอบ นั่นคือความแตกต่างระหว่างพลังงานที่ระบบมีอยู่ในขณะนั้นกับงานที่ทำนั้นจะเป็นพลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมา

หลักการที่สอง

หากมีเวลาเพียงพอ ทุกระบบจะเสียสมดุลในที่สุด หลักการนี้เรียกอีกอย่างว่ากฎแห่งเอนโทรปี สามารถสรุปได้ดังนี้ ปริมาณเอนโทรปีในจักรวาลจะเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป เอนโทรปีของระบบเป็นดัชนีที่ใช้วัดระดับของความผิดปกติ กล่าวอีกนัยหนึ่ง หลักการข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์บอกเราว่าเมื่อระบบถึงจุดสมดุล มันจะเพิ่มระดับของความผิดปกติในระบบ นี่อาจหมายความว่าหากเราให้เวลากับระบบเพียงพอ ในที่สุดระบบจะไม่สมดุล

นี่เป็นกฎหมายที่มีหน้าที่อธิบายปรากฏการณ์ทางกายภาพบางอย่างกลับไม่ได้ ตัวอย่างเช่น ช่วยเราอธิบายว่าทำไมกระดาษ กระดาษถูกเผาไม่สามารถกลับเป็นรูปร่างเดิมได้. ในระบบนี้เรียกว่ากระดาษและไฟความผิดปกติได้เพิ่มขึ้นจนถึงระดับที่ไม่สามารถกลับไปยังจุดเริ่มต้นได้ กฎหมายนี้แนะนำฟังก์ชันสถานะเอนโทรปีซึ่งในกรณีของระบบทางกายภาพมีหน้าที่ในการแสดงระดับของความผิดปกติและการสูญเสียพลังงานอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

เพื่อทำความเข้าใจหลักการที่สองของอุณหพลศาสตร์ เราจะยกตัวอย่าง หากเราเผาสสารจำนวนหนึ่งและนำลูกบอลมารวมกับขี้เถ้าที่เป็นผล เราจะเห็นได้ว่ามีสสารน้อยกว่าในสถานะเริ่มต้น ทั้งนี้เป็นเพราะสสารกลายเป็นก๊าซที่ พวกเขาไม่สามารถกู้คืนได้และต้องกระจายและรกรุงรัง นี่คือวิธีที่เราเห็นว่าในรัฐที่หนึ่งมีเอนโทรปีเป็นอย่างน้อยมากกว่าในรัฐที่สอง

หลักการที่สาม

หลักอุณหพลศาสตร์

เมื่อถึงศูนย์สัมบูรณ์ กระบวนการของระบบกายภาพจะหยุดลง ศูนย์สัมบูรณ์คืออุณหภูมิต่ำสุดที่เราสามารถเข้าถึงได้ ในกรณีนี้ เราวัดอุณหภูมิเป็นองศาเคลวิน ด้วยวิธีนี้ อาจกล่าวได้ว่าอุณหภูมิและความเย็นทำให้เอนโทรปีของระบบเป็นศูนย์ ในกรณีเหล่านี้ มันเหมือนกับค่าคงที่แน่นอนมากกว่า เมื่อถึงศูนย์สัมบูรณ์ กระบวนการของระบบกายภาพจะหยุดลง ดังนั้นเอนโทรปีจะมีค่าต่ำสุดแต่คงที่

การเข้าถึงศูนย์สัมบูรณ์หรือไม่นั้นเป็นเรื่องง่าย ค่าศูนย์สัมบูรณ์ขององศาเคลวินคือศูนย์ แต่ถ้าเราใช้มันใน การวัดมาตราส่วนอุณหภูมิเซลเซียสคือ -273,15 องศา

กฎหมายเป็นศูนย์

กฎหมายฉบับนี้คือ คนหลังสันนิษฐานและบอกว่าถ้า A = C และ B = C แล้ว A = B สิ่งนี้กำหนดกฎพื้นฐานและกฎพื้นฐานของกฎเทอร์โมไดนามิกอีกสามข้อ เป็นชื่อที่ใช้กฎสมดุลทางความร้อน กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากระบบและระบบอื่นๆ เป็นอิสระจากสภาวะสมดุลทางความร้อน ระบบเหล่านั้นจะต้องอยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อน กฎหมายนี้อนุญาตให้มีการจัดตั้งหลักการอุณหภูมิ หลักการนี้ใช้เพื่อเปรียบเทียบพลังงานความร้อนของวัตถุสองชิ้นที่ต่างกันในสภาวะสมดุลทางความร้อน หากวัตถุทั้งสองนี้อยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อน วัตถุเหล่านั้นจะมีอุณหภูมิเท่ากันโดยไม่จำเป็น ในทางกลับกัน หากทั้งคู่เปลี่ยนสมดุลความร้อนของระบบที่สาม ก็จะส่งผลซึ่งกันและกันด้วย

ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับหลักการของอุณหพลศาสตร์ของคุณลักษณะได้


เนื้อหาของบทความเป็นไปตามหลักการของเรา จรรยาบรรณของบรรณาธิการ. หากต้องการรายงานข้อผิดพลาดให้คลิก ที่นี่.

เป็นคนแรกที่จะแสดงความคิดเห็น

แสดงความคิดเห็นของคุณ

อีเมล์ของคุณจะไม่ถูกเผยแพร่ ช่องที่ต้องการถูกทำเครื่องหมายด้วย *

*

*

  1. ผู้รับผิดชอบข้อมูล: Miguel ÁngelGatón
  2. วัตถุประสงค์ของข้อมูล: ควบคุมสแปมการจัดการความคิดเห็น
  3. ถูกต้องตามกฎหมาย: ความยินยอมของคุณ
  4. การสื่อสารข้อมูล: ข้อมูลจะไม่ถูกสื่อสารไปยังบุคคลที่สามยกเว้นตามข้อผูกพันทางกฎหมาย
  5. การจัดเก็บข้อมูล: ฐานข้อมูลที่โฮสต์โดย Occentus Networks (EU)
  6. สิทธิ์: คุณสามารถ จำกัด กู้คืนและลบข้อมูลของคุณได้ตลอดเวลา