Три початка термодинаміки

Аналогами трьох законів Ньютона в механіці, є три початку в термодинаміки, які пов’язують поняття “тепло” і “робота”:

  • Нульовий початок термодинаміки говорить про термодинамічній рівновазі.
  • Перший початок термодинаміки – про збереження енергії.
  • Другий закон термодинаміки – про теплових потоках.
  • Третій закон термодинаміки – про недосяжність абсолютного нуля.

Загальна (нульовий) початок термодинаміки

Загальна (нульове) початок термодинаміки говорить, що два тіла знаходяться в стані теплової рівноваги, якщо вони можуть передавати один одному теплоту, але цього не відбувається.

Неважко здогадатися, що два тіла не передають один одному теплоту в тому випадку, якщо їх температури рівні.

Наприклад, якщо виміряти температуру людського тіла за допомогою термометра (в кінці виміру температура людини і температура градусника будуть рівні), а потім, цим же термометром виміряти температуру води у ванні, і при цьому виявиться, що обидві температури збігаються (спостерігається теплова рівновага людини з термометром і термометра з водою), можна говорити про те, що людина знаходиться в тепловій рівновазі з водою у ванні.

Зі сказаного вище, можна сформулювати нульове початок термодинаміки наступним чином: два тіла, що знаходяться в тепловій рівновазі з третім, також знаходяться в тепловій рівновазі між собою.

З фізичної точки зору нульове початок термодинаміки встановлює точку відліку, оскільки, між двома тілами, які мають однакову температуру, тепловий потік відсутній.

Іншими словами, можна сказати, що температура є не що інше, як індикатор теплового рівноваги.

Перший початок термодинаміки

Перший початок термодинаміки є закон збереження теплової енергії, який стверджує, що енергія нікуди не дівається безслідно.

Система може або поглинати, або виділяти теплову енергію Q, при цьому система виконує над оточуючими тілами роботу W (або навколишні тіла виконують роботу над системою), при цьому внутрішня енергія системи, яка мала початкове значення Uнач, буде дорівнює Uкон:

Uкон-Uнач = ΔU = Q-W

Теплова енергія, робота і внутрішня енергія визначають загальну енергію системи, яка є постійною величиною. Якщо системі передати (забрати) якесь кількість теплової енергії Q, при відсутності роботи кол-во внутрішньої енергії системи U, збільшиться (зменшиться) на Q.

Другий закон термодинаміки

Другий закон термодинаміки говорить, що теплова енергія може переходити тільки в одному напрямку – від тіла з більш високою температурою, до тіла, з більш низькою температурою, але не навпаки.

Третій закон термодинаміки

Третій закон термодинаміки говорить, що будь-який процес, що складається з кінцевого числа етапів, не дозволить досягти температури абсолютного нуля (хоча до нього можна істотно наблизитися).

ПОДІЛИТИСЯ: