Нульовий початок термодинаміки

Термодинаміка як наука офіційно зародилася дуже давно, на території Стародавнього Сходу, а потім інтенсивно розвивалася в європейських країнах. У наукових постулатах протягом тривалого періоду часу залишався недостатньо вивченим питання про взаєминах частини і цілого. Як стало ясно в середині 20 століття, всього один елемент здатний перетворити ціле абсолютно несподіваним чином.

З класичної термодинаміки випливає, що ізольовані системи відповідно до другого термодинамічних початком, підходячи для незворотних процесів. Ентропія концепції зростає до тих пір, поки не досягне свого максимального показника в стані абсолютної рівноваги. Зростання зазначеного фактора супроводжується значною втратою інформації про саму систему.

Згодом відкриття першого закону термодинаміки постало питання про те, як можна узгодити стрімке зростання ентропії в замкнутих системах з явищами самоорганізації в неживій і живій природі. Довгий час фізики вважали, що існує істотне протиріччя між висновком другого закону термодинаміки і висновками еволюційної гіпотези Дарвіна, згідно з якою у всіх організмах на планеті відбувається процес самоорганізації завдяки принципу відбору. Як підсумок такого розвитку нелінійної термодинаміки з’явилася нова наукова дисципліна.

Синергетика – наука про стійкість і самоорганізації структур різних складних нерівноважних концепції.

Основними критеріями у зазначеній системі є:

  • фізичні;
  • хімічні;
  • біологічні;
  • соціальні.

Розбіжності між законами термодинаміки і прикладами високорозвиненого світу була дозволена з появою нульового термодинамічної початку і подальшим розвитком нерівноважної нелінійної термодинаміки. Її ще називають у фізиці термодинаміки відкритих стабільних систем. Великий внесок у становлення цього наукового напрямку науки внесли П. Гленсдорф, І. Р. Пригожин і Г. Хакен. Бельгійський дослідник російського походження Пригожин за роботи у зазначеній сфері в 1977 році став лауреатом Нобелівської премії.

Формування нульового початку термодинаміки

Нульовий початок термодинаміки, яке було вперше сформульовано всього близько 50 років тому, є в основному отримане «заднім числом» логічне опис для введення визначення температури фізичних тіл. Температура є одним з найбільш важливих і глибоких понять термодинаміки. Саме цей параметр грає настільки ж важливу роль в термодинамічних системах, як і самі процеси.

Вперше нульове початок термодинаміки зайняло центральне місце у фізиці у вигляді абсолютно абстрактного формулювання, яке прийшло на зміну введеному ще за часів Ньютона визначенню сили – на перший погляд більш «відчутному» і конкретного, а до того ж успішно «математизовану» вченими.

Нульовий початок термодинаміки отримало таку назву тому, що воно було представлено і описано вже після того, як перший і другий закони увійшли в число цілком усталених наукових понять. Відповідно до даного постулату, будь-яка ізольована система з плином часу самостійно переходить в стан термодинамічної рівноваги, а потім залишається в ньому протягом такого періоду, поки зовнішні чинники зберігаються незмінними. Нульовий початок термодинаміки також називається загальним початком, який передбачає наявність постійної рівноваги в системі механічного, теплового та хімічного походження.

Також класичні термодинамічні принципи постулює лише існування стану абсолютної рівноваги, але нічого не говорять про час його досягнення.

Необхідність і значимість почав термодинаміки безпосередньо пов’язана з тим, що цей розділ фізики детально описує макроскопічні показники систем без конкретних припущень щодо їх загального мікроскопічного пристрою. Питаннями внутрішнього устрою займається наука про статиці.

Для визначення термодинамічних систем в нульовому початку необхідно розглянути дві концепції, розділені між собою теплопроводящою стінкою. Вони розташовані в стабільному, тепловому контакті. В силу наявності стану незмінного рівноваги, рано чи пізно настає момент, коли обидві системи будуть знаходиться в цьому стані як завгодно. Якщо раптово розірвати теплової контакт і ізолювати рухомі елементи, то їх стан залишається колишнім. Будь-яка третя термодинамічна концепція, що не змінює свою політичну позицію при тепловому контакті, не замінить положення, навіть при тривалому контакті.

Це означає, що в термодинаміки існує загальна для всіх трьох систем особливість, яку можна порівняти не якомусь окремому процесу, а самому стану термодинамічної рівноваги. Цю характеристику прийнято називати температурою, кількісну величину якої визначають за значенням активного механічного параметра, у вигляді обсягу певної системи. Такий критерій в такому випадку може бути названий термометром.

Більш широко принципи нульового початку термодинаміки можна розуміти, як поняття про існування в навколишньому світі предметів, до яких може бути застосована сама наука термодинаміка. Нульове термодинамічне початок свідчить, що відповідна система не може бути замалою або дуже великий-число частинок, які її формують, відповідає порядку параметрів Авогадро.

Дійсно, показники ледь помітних концепцій завжди схильні до значних коливань. Величезні системи, наприклад, «половина Всесвіту» або переходять в рівноважний стан за астрономічно великі відрізки часу або зовсім не мають його. З факту існування термодинамічних систем виникає поняття, яке є головним для всього подальшого вивчення.

Йдеться про ймовірність введення для систем в термодинаміці поняття температури.

Теплова рівновага в нульовому початку термодинаміки

У сучасній літературі в нульове початок часто включають постулати про властивості теплового стабільної рівноваги. Ця величина може існувати між діючими системами, які розділені нерухомою термопроникною перегородкою, що дозволяє елементам обмінюватися внутрішньою енергією, але не пропускає іншу речовину.

Положення про транзитивності теплового рівноваги свідчить, що якщо два робочих тіла, розділені діатермічної перегородкою і знаходяться в рівновазі між собою, то будь-який третій об’єкт автоматично починає взаємодіяти з ними і отримують певну кількість теплової рівноваги.

Іншими словами, якщо дві замкнуті системи в нульовому початку термодинаміки привести в тепловий контакт один з одним, то після досягнення стабільної рівноваги всі активні елементи будуть перебувати в стані теплової рівноваги між собою. При цьому кожна з концепцій сама по собі знаходиться в аналогічному становищі.

В іноземних тематичних виданнях часто нульовим початком називають сам закон про транзитивності теплового рівноваги, де основні положення про досягнення абсолютної рівноваги можуть називатися «мінусами перших» початком. Значимість постулату про транзитивності полягає в тому, що він дозволяє вченим ввести конкретну функцію стану системи, що володіє важливими властивостями емпіричної температури. Це допомагає створювати прилади для вимірювання температури. Рівність зазначених показників, виміряних за допомогою такого пристрою – термометра, є ключовою умовою теплового рівноваги концепцій.

ПОДІЛИТИСЯ: