القانون الثاني للديناميكا الحرارية: تعريف معنى التاريخ

تاريخ:

2018-07-04 10:40:42

الآراء:

117

تصنيف:

1مثل 0كره

حصة:

الديناميكا الحرارية باعتبارها جزءا مستقلا من العلوم الفيزيائية ظهرت في النصف الأول من القرن التاسع عشر. جاء عصر الآلة. الثورة الصناعية طالبت دراسة وفهم العمليات المتعلقة بسير عمل المحركات الحرارية. في فجر عصر الآلة المخترعين-الفردي يمكن أن تحمل فقط استخدام الحدس و "عشوائيا". لا توجد النظام العام في الاكتشافات و الاختراعات, لا أحد لا يمكن أن يتصور أنها يمكن أن تكون مفيدة. ولكن عندما تنخفض الحرارة (في وقت لاحق الكهربائية) الأجهزة قد أصبحت أساس الإنتاج ، فقد تغير الوضع. العلماء أخيرا تدريجيا التعامل مع المصطلحات الارتباك الذي ساد حتى منتصف القرن التاسع عشر ، لتحديد ما يسمى الطاقة ، أن قوة هذا الدافع.

ما والمسلمات الديناميكا الحرارية

دعونا نبدأ مع المعرفة المشتركة. الديناميكا الحرارية الكلاسيكية تقوم على عدة المسلمات (المبادئ) ، أدخلت تباعا في سياق القرن التاسع عشر. أن هذه الأحكام لا يمكن اثباتها. أنها صيغت نتيجة تعميم من البيانات التجريبية.

– هذا تطبيق قانون الحفاظ على الطاقة لوصف سلوك أنظمة العيانية (التي تتألف من عدد كبير من الجسيمات). باختصار يمكن أن تصاغ على النحو التالي: الأسهم من الطاقة الداخلية معزولة الحرارية نظام يبقى دائما ثابتة.

معنى القانون الثاني للديناميكا الحرارية هو تحديد الاتجاه في العمليات التي تحدث في مثل هذه الأنظمة.

بداية الثالث يسمح لك لتحديد بدقة قيمة مثل الكون. سوف ننظر في مزيد من التفاصيل.

مفهوم الكون

صياغة القانون الثاني للديناميكا الحرارية اقترح في عام 1850 من قبل رودولف كلوسيوس: “من المستحيل عفوية نقل الحرارة من أقل يسخن الجسم إلى أكثر ساخنة واحد". على كلوسيوس التأكيد على الجدارة سادي كارنو في عام 1824 ، الذي أثبت أن نسبة الطاقة التي يمكن تحويلها إلى عمل المحرك الحراري يعتمد فقط على الفرق في درجة الحرارة بين سخان وثلاجة.

المزيد

أساليب التدريس التفاعلية في جامعة

أساليب التدريس التفاعلية في جامعة

أساليب التدريس التفاعلية هي واحدة من أهم وسائل تحسين التدريب المهني من الطلاب في التعليم العالي. المعلم هو الآن لا يكفي أن تكون ببساطة المختصة في الانضباط ، وإعطاء المعرفة النظرية في الفصول الدراسية. تحتاج بعض نهج مختلف الحديثة في العملية التعليمية.ن...

سكان البرازيل

سكان البرازيل

 البرازيل الذي أعداد السكان في المرتبة الخامسة المرتبة الثانية بعد الهند والصين وإندونيسيا وأمريكا – متنوعة جدا البلد. لعدة مئات من السنين الأمة أصبح من أهم العرقية-الثقافية والتعليم. سكان البرازيل هو أكثر من مائة القوميات والشعوب. في هذا ...

مستعمرة من بريطانيا العظمى

مستعمرة من بريطانيا العظمى

مستعمرة من بريطانيا – العديد من المناطق في جميع أنحاء العالم ، الذين تم القبض عليهم ، تؤخذ تحت الحماية أو بعض الوسائل المكتسبة بين 16 و 18 قرون واحدة من أقوى الإمبراطوريات في الماضي – البريطانية. وكان الهدف من التنمية الإقليمية. خلال الفت...

رودولف كلوسيوس

في مزيد من التفصيل من القانون الثاني للديناميكا الحرارية كلوسيوس يدخل في مفهوم الكون - يقيس كمية الطاقة التي لا رجعة فيه تتحول إلى شكل لعلاج العمل. كلوسيوس عن هذه القيمة من خلال صيغة dS = dQ/T ، حيث dS ، والذي يحدد الكون التغيير. هنا:

DQ - تغيير في الحرارة ؛

T – درجة الحرارة المطلقة (التي تقاس كلفن).

مثال بسيط: لمس غطاء محرك السيارة الخاصة بك مع تشغيل المحرك. ومن الواضح أن أكثر دفئا من البيئة المحيطة. ولكن محرك السيارة لم يتم تصميم الحرارة غطاء محرك السيارة أو الماء في المبرد. تحويل الطاقة الكيميائية من البنزين إلى حرارة ثم إلى الميكانيكية, إنه يقوم بعمل مفيد – تدور رمح. ولكن جزء كبير من الحرارة المتولدة فقدت منذ مفيدة تعمل على إزالة له من المستحيل أن يطير من العادم ، ليس هناك طريقة البنزين. الطاقة الحرارية المفقودة ولكن لا تختفي, ولكن تبدد (dissipare). الساخنة هود, بالطبع, يبرد, و كل دورة من الاسطوانات في المحرك مرة أخرى يضيف إلى الدفء له. وبالتالي فإن النظام يميل إلى التوازن الحرارية.

الكون

كلوسيوس استنتاج المبدأ العام على القانون الثاني للديناميكا الحرارية في الصيغة dS ≥ 0. بالمعنى المادي فإنه يمكن تعريفها بأنها "زيادة" الانتروبيا: في عملية عكسية ، فمن لم يتغير في لا رجعة فيه يزيد.

وتجدر الإشارة إلى أن جميع الحقيقي عمليات لا رجعة فيها. مصطلح "زيادة" يعكس حقيقة أن في النظر في الظواهر شملت أيضا ممكن نظريا السيناريو المثالي. أي أن كمية الطاقة غير متوفرة في أي عملية عفوية يزيد.

إمكانية الوصول إلى الصفر المطلق

ماكس بلانك قد قدمت إسهاما كبيرا في تطور الديناميكا الحرارية. بالإضافة إلى العمل على إحصائية تفسير المبدأ الثاني, قام بدور نشط في الترشيحات من القانون الثالث للديناميكا الحرارية. أول صياغة ينتمي إلى والتر وnernst ويعود تاريخها إلى عام 1906. موجة المعادله النظر في التوازن سلوك النظام في درجات الحرارة تميل إلى الصفر المطلق. أولا القانون الثاني للديناميكا الحرارية لا تسمح لمعرفة ما سوف يكون الكون في هذه الظروف.

ماكس بلانك

عند T = 0 K الطاقة صفر الجسيمات نظام وقف الفوضى الحركة الحرارية و شكل هيكل منظم ، مع كريستال الحرارية احتمال يساوي واحد. ومن ثم فإن الكون أيضا يذهب إلى الصفر (أقل نعرف لماذا هذا هو الحال). في الواقع, حتى أنه يجعل من قليلا في وقت سابق, مما يعني أن التبريد من أي الحرارية النظام من أي جسم إلى الصفر المطلق أمر مستحيل. درجة الحرارة بشكل تعسفي على مقربة من هذه النقطة ولكن لم تصل إلى ذلك.

Perpetuum-موبايل: فمن المستحيل, حتى إذا كنت تريد حقا

كلوسيوس تلخيص صياغة أول قانون الديناميكا الحرارية الثاني وهكذا: إجمالي الطاقة من أي نظام مغلق دائما لا تزال مستمرة ، ومجموع الكون يزيد مع مرور الوقت.

الجزء الأول من هذا البيان يحظر آلة دائمة الحركة من النوع الأول – الجهاز الذي ينفذ العمل دون تدفق الطاقة من مصدر خارجي. الثانيالجزء حرم آلة دائمة الحركة من النوع الثاني. مثل هذا الجهاز قد نقل الطاقة من نظام التشغيل دون الكون التعويض دون انتهاك القانون المحافظة. كان من الممكن أن مضخة الحرارة من التوازن في النظم ، على سبيل المثال ، للقلي بيضة أو صب الصلب بسبب الطاقة الحرارية حركة جزيئات الماء والتبريد في نفس الوقت.

الثانية و القانون الثالث للديناميكا الحرارية لا سمح آلة دائمة الحركة من النوع الثاني.

للأسف الطبيعة لا علاقة له ليس فقط من أجل لا شيء, والتي لا تزال اللجنة على الدفع.

دائم الحركة

“الحرارة الموت"

هناك عدد قليل من المفاهيم العلمية التي تسببت في الكثير من المشاعر المختلطة ، ليس فقط بين عامة الناس ولكن بين العلماء أنفسهم ، كم سقطت على حصة من الكون. الفيزياء, أولا وقبل كل شيء ، كلوسيوس, على الفور تقريبا استقراء قانون عدم خفض أولا إلى الأرض ثم الكون (و لم لا يا بعد كل شيء ، فمن الممكن أيضا أن تنظر الحرارية). في النهاية المادية الكمية ، عنصرا هاما الحسابات في العديد من التطبيقات التقنية ، كان ينظر إليها على أنها تجسيد الشر العالمي ، وتدمير النور والخير في العالم.

بين العلماء هناك مثل هذه الآراء: منذ ذلك الحين ، وفقا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية ، الكون لا رجعة فيه زيادات, عاجلا أو آجلا, كل الطاقة من الكون المتدهورة على شكل غيوم ، وسوف تأتي "الحرارة الموت". ما هو للاحتفال ؟ كلوسيوس ، على سبيل المثال ، بضع سنوات لم يجرؤ على نشر النتائج التي توصلوا إليها. بالطبع فرضية "الحرارة الموت" على الفور تسبب الكثير من الاعتراضات. شكوك جدية في صحتها الآن.

شيطان-فراز

في عام 1867 ، جيمس ماكسويل, واحد من واضعي النظرية الجزيئية الحركية للغازات ، في واضحة جدا (وإن كانت خيالية) أثبتت التجربة مفارقة واضحة من القانون الثاني للديناميكا الحرارية. موجز تجربة يمكن تلخيصها على النحو التالي.

افترض أن لديك وعاء من الغاز. الجزيئات في التحرك نحو فوضوي ، معدل تختلف قليلا, ولكن متوسط الطاقة الحركية هو نفسه في جميع أنحاء السفينة. الآن تقسيم السفينة مع قسم إلى قسمين أجزاء معزولة. متوسط سرعة الجزيئات في كل شطر من السفينة لا تزال هي نفسها. قسم يحرسها صغيرة الشيطان الذي يسمح أسرع ، “hot” جزيئات اختراق جزء واحد و أبطأ “باردة" في آخر. ونتيجة لذلك ، في النصف الأول من الغاز سوف تصل الحرارة في الثانية – سيتم تبريد من حالة التوازن الحرارية النظام سينتقل إلى الفرق الحراري القدرات ، مما يعني انخفاضا من الكون.

شيطان ماكسويل

المشكلة هي أن في تجربة نظام لجعل هذا الانتقال تلقائيا. يتلقى خارج الطاقة الذي يفتح ويغلق قسم أو نظام بالضرورة يشمل شيطان الإنفاق على الطاقة الخاصة بك في واجبات البواب. الزيادة في الكون من الشيطان بكثرة تغطية الحد في الغاز.

المنضبطة جزيئات

تأخذ كوب من الماء وتترك على الطاولة. مشاهدة الزجاج ليست كافية بالضرورة بعض الوقت ليعود للاطمئنان على حالة المياه في ذلك. سوف نرى أن قيمته انخفضت. إذا ترك الزجاج لفترة طويلة, عموما لا نجد الماء ، كل ذلك سوف تتبخر. في بداية العملية ، جميع جزيئات الماء الموجودة في تقييد جدران من الزجاج المنطقة من الفضاء. في نهاية التجربة ، كانت متناثرة في جميع أنحاء الغرفة. حجم جزيئات لديك الكثير من الفرص لتغيير مواقعها دون التأثير على حالة النظام. ليس لدينا أي وسيلة لجمع لهم ملحوم "فريق" ووضع مرة أخرى في الزجاج ، مع الفوائد الصحية لشرب الماء.

نثر جزيئات من بخار الماء في مساحة الغرفة - على سبيل المثال vysokopetrovskogo حالة

وهذا يعني أن النظام تطورت نحو الدولة مع ارتفاع الكون. على أساس من القانون الثاني للديناميكا الحرارية, الكون, أو عملية تشتت الجسيمات في النظام (في هذه الحالة جزيئات الماء) لا رجعة فيها. لماذا هو كذلك ؟

كلوسيوس لا إجابة على هذا السؤال أو أي شخص آخر لا أستطيع أن لودفيغ بولتزمان.

الكلي و microsetae

في عام 1872 ، هذا العالم قدم العلمية الإحصائية تفسير القانون الثاني للديناميكا الحرارية. لأن العيانية النظام بينهم الديناميكا الحرارية ، أنشأ عدد كبير من عناصر السلوك الذي يخضع القوانين الإحصائية.

العودة إلى جزيئات الماء. عشوائيا تحلق في جميع أنحاء الغرفة ، فإنها يمكن أن تحتل مواقع مختلفة بعض الاختلاف في السرعات (الجزيئات تصطدم باستمرار مع بعضها البعض ومع غيرها من الجسيمات في الهواء). لكل دولة نظام الجزيئات يسمى microstate ، وهناك عدد كبير من الخيارات. في تنفيذ الغالبية العظمى من الخيارات macrostate النظام لن تتغير بأي شكل من الأشكال.

لا شيء ممنوع ، ولكن شيئا من غير المرجح للغاية

الشهير نسبة S = k lnW الزميلة عدد ممكن من الطرق التي يمكنك التعبير عن بعض macrostate من الحرارية نظام (W), الكون S. قيمة W يسمى الحرارية احتمال. الشكل النهائي من هذه الصيغة أعطى ماكس بلانك.K-factor – كمية صغيرة للغاية (1.38×10&ناقص. 23 j/K), تميز العلاقة بين الطاقة و درجة الحرارة ، بلانك اسمه ثابت بولتزمان بعد العلماء الذين أول من اقترح الإحصائية تفسير القانون الثاني للديناميكا الحرارية.

قبر لودفيغ بولتزمان

فمن الواضح أن W – دائما عدد طبيعي 1, 2, 3, ... N (لا يوجد كسور عدد من الطرق). ثم لوغاريتم W, وبالتالي الكون لا يمكن أن تكون سلبية. عندما الوحيد الممكن نظام microstate الكون يصبح صفرا. إذا كنت أعود إلى الزجاج ، هذا الافتراض يمكن أن تكون ممثلة على النحو التالي: جزيئات الماء بشكل عشوائي الإنطلاق في جميع أنحاء الغرفة ، مرة أخرى إلى الزجاج. بالإضافة إلى أن كل تتكرر بالضبط طريقهم وأخذ الزجاج في نفس المكان في ما بقي قبل المغادرة. لا شيء يمنع تنفيذ هذا الخيار في الكون هو صفر. فقط ننتظر تنفيذ هذه بزوال احتمال ضعيف لا يستحق ذلك. هذا هو مثال على ما يمكن القيام به من الناحية النظرية فقط.

مختلطة في بناء…

لذا ، فإن الجزيئات بشكل عشوائي يطير في جميع أنحاء الغرفة بطرق مختلفة. لا يوجد انتظام في الترتيب ، لا يوجد في النظام, بغض النظر عن كيفية تغيير الخيارات من microstates, لا يبدو أن يكون أي بنية متماسكة. في الزجاج نفسه ، ولكن بسبب محدودية مساحة من جزيء تغير موقفها غير نشطة.

الفوضى وتشتت الدولة من نظام الأرجح يناظر في أقصى الكون. الماء في كوب مثال أكثر discountshopping الدولة. الانتقال من موزعة بشكل موحد من خلال الغرفة من الفوضى غير عملي.

تعطي أكثر مثال واضح لنا جميعا - تنظيف الفوضى في المنزل. لوضع كل شيء في أماكن علينا أيضا أن تنفق من الطاقة. في هذه العملية ، يصبح ساخنا (أي أننا لا تجميد). اتضح أن الكون يمكن أن تستفيد. هذا هو الحال. يمكنك أن تقول أكثر: الكون و من خلال ذلك القانون الثاني للديناميكا الحرارية (جنبا إلى جنب مع الطاقة) التي تحكم الكون. نلقي نظرة على عكسها العمليات. حتى أن العالم لا يكون من الكون: لا تنمية ولا المجرات والنجوم والكواكب. لا حياة.

الكون غير ثابت

بعض مزيد من المعلومات حول "الحرارة الموت". هناك أخبار جيدة. منذ وفقا الإحصائية النظرية ، “المحرمة” العمليات هي في الواقع غير المرجح بشكل ديناميكي حراري في نظام التوازن التقلبات-عفوية انتهاك القانون الثاني للديناميكا الحرارية. أنها يمكن أن تكون كبيرة بشكل تعسفي. مع إدراج الجاذبية في الحرارية نظام توزيع الجسيمات لن يكون عشوائيا موحدة ، والدولة من أقصى الكون سيتم التوصل إليها. وبالإضافة إلى ذلك, الكون الثابتة, ثابت, ثابت. ومن ثم فإن مسألة "الحرارة الموت" المعنى.

تعليقات (0)

هذه المادة قد لا تعليق أول

إضافة تعليق

أخبار ذات صلة

مدرسة العلاقات الإنسانية باعتبارها شكلا جديدا من الإدارة إلى الإدارة العلمية

مدرسة العلاقات الإنسانية باعتبارها شكلا جديدا من الإدارة إلى الإدارة العلمية

في 30 المنشأ من القرن العشرين في الغرب وبدأ في تشكيل أول الشروط اللازمة لإنشاء مدارس جديدة من العلاقات الإنسانية التي من شأنها أن تكمل تطوير الكلاسيكية و المدارس العلمية في الإدارة. نضجت ضرورة خلق نوعية جديدة من أشكال الحكم القائم...

المستعمرات الإنجليزية في أمريكا الشمالية. البلدان المستعمرة البريطانية السابقة

المستعمرات الإنجليزية في أمريكا الشمالية. البلدان المستعمرة البريطانية السابقة

هناك العديد من الأساطير و درجات مختلفة من موثوقية من القصص عن المستكشفين الشجعان طويلة قبل كولومبوس زار أمريكا الشمالية. وكان من بينهم الصينية الرهبان تقريبا في القرن 5 هبطت في كاليفورنيا, الأسبانية, البرتغالية, الأيرلندية المبشري...

ما هي العين ؟ ما هي وظائف عيون في جسم الإنسان ؟

ما هي العين ؟ ما هي وظائف عيون في جسم الإنسان ؟

القدرة على إدراك المعلومات حول العالم من خلال رؤية – الأكثر مذهلة و مفيدة قدرة الشخص. نحن التقاط صورة ما يحدث ، مثل صورة. العين هو “جهاز بصري” الذي يسمح لنا أن نرى العالم وإرسال المعلومات حول هذا الموضوع.العين - ...