Нулевое начало термодинамики

Нулевое начало термодинамики

Нулевое начало термодинамики

Человечество всегда интересовало, в каком состоянии находится система, как достигается это состояние, что будет, если воздействовать на эти системы? И самый главный вопрос, как характеризовать эту систему, какой выбрать показатель? На эти вопросы термодинамика со своими первыми двумя законами дать ответы не могла. Но вскоре, после открытия атома, всё стало на свои места. Учёные смогли объяснить, в каком состоянии находится система, как на неё воздействовать и как характеризовать. А как это происходило, мы сейчас разберёмся.

Сначала в Древнем Востоке взяло своё начала термодинамика, как наука. Далее о ней начали говорить в Европе.

На протяжении многих столетий было загадкой о том, как частицы взаимодействуют друг с другом, пока в 20 веке не открыли один элемент, который смог дать ответ на этот самый главный вопрос. Становление термодинамики происходило в несколько этапов.

Сначала появились первые законы, которые не могли описать состояние системы. Следующим этапом было появление закона, которое говорит о состоянии системы, но чисто логически этот закон говорит о первоначальных состояниях системы и возникновения такой системы, поэтому этот закон назвали нулевым.

Также вывели параметр, который характеризует состояние системы. Этот параметр уже был сформулирован, но ему обновили формулировку, так как старая говорила более о материальном ощущении, поэтому дали параметру более абстрактное понятие.

Открыв первый закон термодинамики, физики попали в тупик. Этот закон противоречил гипотезы Дарвина. Дело в том, что этот закон не мог совместить бесконечное увеличение энтропии с самоорганизацией живой и неживой природы. На основе этого противоречия появилась новая область науки.

Определение 1 Наукой о термодинамическом равновесии и достижений такого состояния систем называется синергетикой. Учёные П. Гленсдорф, И. Р. Пригожин и Г.

Хакен внесли большой вклад на создание нулевого создания начала термодинамики, что решило разногласия между законами термодинамики и примерами высокоразвитого мира. Нулевое начало термодинамики говорит о неравновесной нелинейной термодинамики.

Часто его называют термодинамикой открытых стабильных систем. Так же хочется отметить, что Пригожин, учёный из Бельгии и русским происхождением, был лауреатом Нобелевской премии в 1977 году.

Самую главную роль в термодинамики играет температура (нулевое начало термодинамики), которая характеризует системы и процессы. Понятие температуры появилось 50 лет назад, однако оно было получено на много раньше.

Замечание 1
Изначально нулевое начало термодинамики являлось определением более абстрактным, но оно заменило определения силы, которое являлось более успешным, потому что казалось более материальным.

Закон имеет такое название, потому что изначально были открыты первый и второй законы термодинамики. Соответственно, более логичным было назвать нулевым началом.

Также этот закон говорит о начале наличии постоянного равновесия в разных типах систем.

Закон говорит, что любая изолированная система переходит в равновесие, и остаётся неизменной, пока не неё не воздействуют внешние факторы.

Первый и второй закон термодинамики говорят только о равновесных системах, но как такое состояние достигается, говорит только нулевое начало термодинамики.

Этот раздел говорит о показателях микроскопических систем без предположений об их внутреннем устройстве. Это является одной из важных тем, а о внутреннем устройстве говорит статика.

Термодинамические системы в нулевом начале

В нулевом начале термодинамики рассматривается две системы, разделённые между собой теплопроводящей стенкой.

Они имеют разные показания, поэтому в течение некоторого времени наступит равновесие между ними и будут находится в этом состоянии. Если эти системы разорвать и убрать теплопроводящую стенку, то их состояния останутся не изменёнными.

Третья система, не меняющая своего состояния, никак не может повлиять на первые две, даже при долговременном соприкосновении.

Отсюда следует, что для всех трёх систем есть какая-то характеристика. Этой характеристикой называют температурой, которую определяют для какого-то объёма определённой системы. Температуру можно измерить инструментом называемым термометром.

Каждая система имеет объём, однако две систем одного объёма нельзя назвать одинаковыми, потому что они могут различаться своим количеством частиц, находящихся в этом объёме. Это число частиц характеризуют параметры Авогадро.

Однако эти показатели систем почти не заметны и подвержены колебаниям. Например, вселенная может оставаться неизменной, либо переходить в разные состояния за большое время.

Замечание 2
Основной характеристикой для термодинамических систем является температура.

Тепловое равновесие в нулевом начале термодинамики

В последнее время говорится о стабильном равновесии систем. Это осуществляется за счёт наличия теплопроводящей и не пропускающей стенки между ними.

Определение 2 Если существует две системы с теплопроводящей стенкой между ними, то любая третья система начинает взаимодействовать с ними и все три системы приходят в единое равновесие.

Иначе говоря, после теплового контакта двух тел возникнет тепловое равновесие друг с другом. Две системы будут аналогичными.

За рубежом о нулевом начале термодинамики говорят о достижении абсолютного равновесия и называют «минус первых» началом. Одним из достижений является теория о транзитивности, что позволило учёным создать приборы для измерения температуры. Одинаковая температура тел говорит о тепловом равновесии тел (систем).

Открытие нулевого начала термодинамики дало ответы на многие вопросы. Учёные с этим законом смогли описать состояние системы и определили основной показатель, который характеризует систему — температуру. Также учёные смогли объяснить, как системы переходят из одного состояния в другое.

Таким образом, наука не стоит на месте, а предлагает новые уникальные пути решения ранее нерешаемых и крайне сложных проблем человечества. Открытие нулевого начала термодинамики стало настоящим прорывом в истории развития физической мысли.

Такой показатель, как температура стала занимать одно из ключевых положений в описание системы. Стало известно, что каждая система имеет объём, однако две систем одного объёма нельзя назвать одинаковыми, потому что они могут различаться своим количеством частиц, находящихся в этом объёме.

Это число частиц характеризуют параметры Авогадро. Ведь до этого события, открыв первый закон термодинамики, физики попали в тупик. Этот закон противоречил гипотезы Дарвина. Дело в том, что этот закон не мог совместить бесконечное увеличение энтропии с самоорганизацией живой и неживой природы.

На основе этого противоречия появилась новая область науки. Такой скачок развития научной мысли не мог остаться незамеченным для человечества.

Источник: https://sciterm.ru/spravochnik/nulevoe-nachalo-termodinamiki/

Формирование нулевого начала термодинамики

Нулевое начало термодинамики, которое было впервые сформулировано всего около 50 лет назад, представляет собой в основном полученное «задним числом» логическое описание для введения определения температуры физических тел. Температура является одним из самых важных и глубоких понятий термодинамики. Именно этот параметр играет столь же важную роль в термодинамических системах, как и сами процессы.

Замечание 1

Впервые нулевое начало термодинамики заняло центральное место в физике в виде совершенно абстрактной формулировки, которое пришло на смену введенному еще во времена Ньютона определению силы — на первый взгляд более «осязаемому» и конкретному, а к тому же успешно «математезированному» учеными.

Нулевое начало термодинамики получило такое название потому, что оно было представлено и описано уже после того, как первый и второй законы вошли в число вполне устоявшихся научных понятий.

Согласно данному постулату, любая изолированная система с течением времени самостоятельно переходит в состояние термодинамического равновесия, а затем остаётся в нём в течение такого периода, пока внешние факторы сохраняются неизменными.

Нулевое начало термодинамики также называется общим началом, предполагающим наличие постоянного равновесия в системе механического, теплового и химического происхождения.

Также классические термодинамические принципы постулирует только существование состояния абсолютного равновесия, но ничего не говорят о времени его достижения.

Необходимость и значимость начал термодинамики непосредственно связана с тем, что этот раздел физики детально описывает макроскопические показатели систем без конкретных предположений относительно их общего микроскопического устройства. Вопросами внутреннего устройства занимается наука о статике.

Термодинамические системы в нулевом начале

Рисунок 2. Термодинамика. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Для определения термодинамических систем в нулевом начале необходимо рассмотреть две концепции, разделенные между собой теплопроводящей стенкой. Они расположены в стабильном, тепловом контакте.

В силу наличия состояния неизменного равновесия, рано или поздно наступает момент, когда обе системы будут находится в этом состоянии сколь угодно. Если внезапно разорвать тепловой контакт и изолировать движущиеся элементы, то их состояние остается прежним.

Любая третья термодинамическая концепция, не изменяющая собственной позиции при тепловом контакте, не поменяет положение, даже при длительном контакте.

Это означает, что в термодинамике существует общая для всех трех систем особенность, которую возможно сопоставить не какому-то отдельному процессу, а самому состоянию термодинамического равновесия.

Эту характеристику принято называть температурой, количественную величину которой определяют по значению активного механического параметра, в виде объема определенной системы.

Такой критерий в таком случае может быть назван термометром.

Более широко принципы нулевого начала термодинамики можно понимать, как понятие о существовании в окружающем мире предметов, к которым применима сама наука термодинамика. Нулевое термодинамическое начало гласит, что соответствующая система не может быть слишком маленькой или очень большой— число частиц, которые ее формируют, соответствует порядка параметров Авогадро.

Действительно, показатели едва заметных концепций всегда подвержены значительным колебаниям. Огромные системы, например, «половина Вселенной» или переходят в равновесное состояние за астрономически большие отрезки времени либо вовсе не имеют его.Из факта существования термодинамических систем возникает понятие, являющееся главным для всего дальнейшего изучения.

Замечание 2

Речь идет о вероятности введения для систем в термодинамике понятия температуры.

Тепловое равновесие в нулевом начале термодинамики

Рисунок 3. Тепловое равновесие. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В современной литературе в нулевое начало зачастую включают постулаты о свойствах теплового стабильного равновесия. Эта величина может существовать между действующими системами, которые разделены неподвижной теплопроницаемой перегородкой, позволяющей элементам обмениваться внутренней энергией, но не пропускающей иное вещество.

Определение 2

Положение о транзитивности теплового равновесия гласит, что если два рабочих тела, разделенные диатермической перегородкой и находящиеся в равновесии между собой, то любой третий объект автоматически начинает взаимодействовать с ними и получают определенное количество теплового равновесия.

Другими словами, если две замкнутые системы в нулевом начале термодинамики привести в тепловой контакт друг с другом, то после достижения стабильного равновесия все активные элементы будут находиться в состоянии теплового равновесия друг с другом. При этом каждая из концепций сама по себе находится в аналогичном положении.

В иностранных тематических изданиях часто нулевым началом называют сам закон о транзитивности теплового равновесия, где основные положение о достижении абсолютного равновесия могут называться «минусами первых» началом.

Значимость постулата о транзитивности заключается в том, что он позволяет ученым ввести конкретную функцию состояния системы, обладающую важными свойствами эмпирической температуры. Это помогает создавать приборы для измерения температуры.

Равенство указанных показателей, измеренных посредством такого устройства — термометра, есть ключевое условие теплового равновесия концепций.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/termodinamika/nulevoe_nachalo_termodinamiki/

ПОИСК

Нулевое начало термодинамики
    Нулевое начало термодинамики в такой формулировке эквивалентно закону термодинамической транзитивности если термодинамическая система А находится по отдельности в равновесии с термодинамическими системами В и С, то системы В и С также находятся в термодинамическом равновесии друг с другом.

Из закона транзитивности как следствие вытекает факт существования температуры, являющейся единой характеристикой этого равновесного состояния. [c.310]
    Нулевой закон (начало) термодинамики [c.6]

    Нулевой закон (начало) термодинамики………………………………………….

6 [c.52]

    Физические и химические явления исследуются в термодинамике главным образом с помощью двух основных законов, называемых первым и вторым началами термодинамики. Первое начало следует из закона сохранения энергии и материи. Второе начало характеризует направление процессов. В XX в.

был открыт третий закон термодинамики, который не имеет такого широкого применения, как первый и второй, но важен для теоретического анализа химических процессов. Известно еще нулевое начало (закон) термодинамики. Все законы термодинамики являются постулатами и проверены многовековым опытом человечества.

[c.12]

    Нулевое начало термодинамики 4/1028 [c.665]

    Основу термодинамики составляют ее начала, или законы. Первый и второй законы термодинамики были сформулированы в середине XIX в., в начале XX в. к ним добавился третий закон и позднее — нулевой закон термодинамики. [c.5]

    Следующее постулируемое предположение заключается в соотнесении статистических параметров ансамбля с термодинамическими величинами. Рассматривая вывод уравнения (2.2), приведенный в прил.

1 (а именно способ введения параметра Р), с учетом условий теплового равновесия систем ансамбля и нулевого начала термодинамики, можно заключить, что параметр р — однозначная убывающая функция температуры, а сопоставление следствий из соотношения (2.

2) с известными из термодинамики уравнениями дает вид этой функции р = 1/(кТ), где к — константа Больцмана. Поскольку набор возможных энергетических уровней системы определяется ее объемом, величина Z( V, Т) является функцией состояния системы.

Следующим шагом представляется отождествление среднего значения е с внутренней энергией системы (с точностью до некоторой константы Щ)  [c.90]

    Существование термического уравнения состояния следует из нулевого начала термодинамики, в частности, из свойства транзитивности. Существование калорического уравнения состояния следует из первого начала термодинамики. Соотношение [c.358]

    Третий закон термодинамики не имеет такого общего характера, как первый закон термодинамики (на его основе получены две термодинамические функции V и Н) и второй закон термодинамики, который вводит в термодинамику новую функцию-энтропию 5. Третий закон термодинамики определяет только нижнее граничное значение энтропии для начала отсчета температуры.

Отклонение энтропии от нулевого значения при температурах, близких к абсолютному нулю, связано с частичной аморфизацией твердого тела (дефекты в решетке) или с тем, что вещество содержит примеси (появление энтропии смешения). Однако эти отклонения не исключают возможности расчета изменения энтропий при химических реакциях, так как ошибка в расчете будет составлять значение Р п 2.

[c.216]

    За начальное состояние ро. То, к которому относят любое состояние, обычно принимают ро=1 атм, Го = 273°К. В противоположность энтальпии при нулевом давлении энтропия не имеет конечного значения. Абсолютные значения энтропии можно определять на основе третьего начала термодинамики. [c.216]

    Принцип термического равновесия в современной термодинамике имеет такое же значение, как три начала термодинамики, поэтому его стали называть нулевым законом термодинамики. [c.31]

    В современной термодинамике правильно оценивается важность закона термического равновесия. Чтобы подчеркнуть значение этого закона, было предложено дать ему номер, подобно тому, как имеют номера три других основных закона термодинамики.

Но так как изменение названий первого, второго и третьего начал термодинамики вряд ли можно было осуществить, то для закона термического равновесия предложили нелепо звучащее наименование—нулевой закон термодинамики. [c.

31]

    Если две фазы с разл. 0 приведены в тепловой контакт друг с другом через пов-сть раздела и 0д > 0в, возникает поток теплоты от А к В, т. е. от более нагретой фазы к менее нагретой. При 0 = 0g тепловой поток отсутствует.

Принцип термич. равновесия впервые сформулирован Дж. Блэком в кон. 18 в. В термодинамику он введен, однако, позднее первого и второго начал термодинамики, поэтому его часто называют нулевым началом термодинамики. [c.

518]

    Подведем итог сказанному. Итак, переход системы из равновесного в неравновесное состояние допустим, но вероятность значительных отклонений от равновесия, связанных с заметным уменьшением энтропии изолированной системы, практически нулевая.

В то же время небольшие отклонения от равновесия происходят очень часто в какие-то моменты времени энтропия системы уменьшается.

Статистическая интерпретация энтропии, следовательно, раскрывает смысл второго начала термодинамики и указывает границы его прнмени мости закон возрастания энтропии в изолированной системе (и постоянства энтропии при равновесии) справедлив лишь, если пренебречь флук-туационными процессами. [c.74]

    Термодинамика имеет дело со свойствами систем, находящихся в равновесии. Она не описывает протекания процессов во времени. Термодинамика дает точные соотношения между измеримыми свойствами системы и отвечает на вопрос, насколько глубоко пройдет данная реакция, прежде чем будет достигнуто равновесие.

Она также позволяет уверенно предсказывать влияние температуры, давления и концентрации на химическое равновесие. Термодинамика не зависит от каких-либо допущений относительно структуры молекул или механизма процессов, приводящих к равновесию. Она рассматривает только начальные и конечные состояния.

Но и при таком ограничении термодинамический метод является одним из самых мощных методов физической химии, и поэтому, учитывая важную роль термодинамики, первая часть книги посвящена ей.

К счастью, термодинамика может быть полностью разработана без сложного математического аппарата, и ее почти целиком можно изложить на том же уровне, на каком написана вся книга.

Мы рассмотрим применение термодинамики к химии, начав с нулевого, первого, второго и третьего законов термодинамики, которые в дальнейшем будут применяться к химическим равновесиям, электродвижущим силам, фазовым равновесиям и поверхностным явлениям. [c.11]

    В 1906 г.

Нернст сформулировал третье начало термодинамики он обнаружил, что по мере приближения к температуре абсолютного нуля тепловой эффект и движущая сила (максимальная работа) химических реакций все более приближаются друг к другу, а при температуре абсолютного нуля совпадают (в формулировке, данной в 1911г. М. План-ком, тепловой закон гласит при неограниченном понижении температуры энтропия любой конденсированной химической системы неограниченно стремится к нулевому значению). Благодаря тепловому закону стал впервые возможным точный [c.95]

    В 1902 г. Т. У. Ричардс заметил, что при понижении температуры величина А З для некоторых химических твердотельных реакций приближается к нулю. Аналогичное наблюдение было сделано В. Нернстом в 1906 г. Этот результат позволил М.

Планку предположить, что не только изменение энтропии кристаллических тел в реакциях, но и сами энтропии идеальных кристаллов также стремятся к нулю при абсолютном нуле. Этот постулат Планка в дальнейшем ввиду его большого значения для термодинамики получил название Третьего начала термодинамики.

Кратко его можно записать уравнением для нулевой энтропии  [c.369]

    Это положение, которым пользуются очень давно, было сформулировано значительно позже первого и второго начал термодинамики оно называется нулевым принципом термодинамики. [c.18]

    Эта формулировка третьего начала термодинамики была предложена М. Планком в 1911 г. Она означает, что для любого вещества можно на основе экспериментальных данных определить абсолютные значения энтропии, поскольку за точку отсчета принято ее нулевое значение. [c.53]

    Для термодинамических систем справедливы нулевое, первое, второе и третье начала термодинамики. [c.310]

    ТЕМПЕРАТУРА, физическая величина, характеризующая. состояние термодинамич. равновесия макроскопич. системы. Одинакова для всех частей изолиров. системы, если нет перехода энергии (теплоты), от одной части системы к другой. Если изолиров.

система не находится в равновесии, то с течением времени переход энергии (теплоты) от более нагретых частей системы к менее нагретым приводит к выравниванию Т. (первый постулат, или нулевое начало термодинамики). Т.

определяет распределение образующих систему частиц по скоростям и энергиям (распределение Максвелла — Больцмана), степень ионизации газа (см. Плазма) я др. св-ва в-ва. [c.562]

    Второе положение — постулат о существовании температуры, или нулевой закон термодинамики. Свое второе название этот постулат приобрел в связи с тем, что вопрос об особых свойствах температуры возник в связи с обоснованием второго начала термодинамики уже после открытия обоих начал. Между тем логически он им предшествует.

Отсюда и название — нулевой закон. Речь идет о следующем. 1 .1личне теплообмена между системами можно установить многими методами экспериментально физики. Системы, пе обменивающиеся теплотой, — это системы, находящиеся в тепловом равновесии.

Однако в макроскопической физике условия равновесия всегда записывают в виде равенства некоторых обобщенных сил Рк —Рк»- [c.11]

    Нулевого значения энтропия может достигнуть только у полностью бездефектного кристалла абсолютно беспримесного вещества при абсолютном нуле температурной шкалы.

Это и есть сердцевина третьего начала термодинамики — постулат Планка, получивший экспериментальное подтверждение.

Ниже мы убедимся, что полные бездефектность и беспримесность вещества, как и абсолютный нуль, напоминают неуловимую синюю птицу КЗ пьесы Метерлинка. Они — постепенно приближающиеся, но до конца не достижимые идеалы. [c.10]

    Зависимость производной др/с7)у от Г и К как и само уравненне состояния p-=p[V, Г), нельзя определить исходя из первого и второго начал термодинамики. Поэтому на основании этих законов нельзя сделать однозначный вывод, что нулевая изотерма (Г=0) совпадает с а.чиабатой (86 = 0) или не совпадает [c.348]

Источник: https://www.chem21.info/info/86286/

Booksm
Добавить комментарий