Planckov postulat: formulacija, karakteristike, značenje

Termalne procese u prirodi proučava nauka termodinamika. Opisuje sve energetske transformacije koje se dešavaju pomoću parametara kao što su, kao volumen, , pritisak, temperatura, ignorisanje molekularne strukture supstanci i objekata, kao i vremenski faktor. Ova nauka se zasniva na tri osnovna zakona. Posljednji ima nekoliko formulacija. U savremenom svijetu najčešće se koristi onaj koji je dobio ime "Planckov postulat". Ovaj zakon je dobio ime po naučniku koji ga je izveo i formulisao. Ovo je Max Planck – sjajni predstavnik naučnog svijeta Njemačke, teoretski fizičar prošlog stoljeća.

Prvi i drugi počeci

Prije nego što formuliramo Planckov postulat, prvo se ukratko upoznamo s dva druga zakona termodinamike. Prvi od njih tvrdi potpuno očuvanje energije u svim sistemima izolovanim od vanjskog svijeta. Njegova posljedica je poricanje mogućnosti obavljanja posla bez vanjskog izvora, a samim tim i stvaranje vječne mašine za kretanje koja bi radila na sličan način (odnosno VD prve vrste).

Drugi zakon kaže da svi sistemi teže termodinamičkoj ravnoteži, dok zagrejana tela prenose toplotu na hladnija, ali ne i obrnuto. I nakon izjednačavanja temperatura između ovih objekata, prestaju sve vrste termičkih procesa.

Planckov postulat

Sve navedeno je primjenjivo na električne, magnetne, hemijske pojave, kao i na procese koji se dešavaju u svemiru. U današnje vrijeme termodinamički zakoni su od posebne važnosti. Naučnici već intenzivno rade u važnom pravcu. Koristeći ovo znanje, oni traže nove izvore energije.

Treća izjava odnosi se na ponašanje fizičkih tijela na izuzetno niskim temperaturama. Kao i prva dva zakona, On daje znanje o osnovi strukture univerzuma.

Formulacija Planckovog postulata je sljedeća:

Entropija pravilno formiranog kristala čiste materije na apsolutnoj nultoj temperaturi je nula.

Ovu odredbu je svijetu predstavio autor 1911. godine. I tih dana izazvalo je mnogo kontroverzi. Međutim, kasnija naučna dostignuća, kao i praktična primjena odredbi termodinamike i matematičkih proračuna dokazali su njenu istinitost.

Apsolutna nulta temperatura

Hajde sada da objasnimo detaljnije šta je značenje trećeg zakona termodinamike, zasnovanog na Planckovom postulatu. I počnimo s tako važnim konceptom kao što je apsolutna nula. Ovo je najniža temperatura koju su samo tijela fizičkog svijeta sposobna imati. Prema zakonima prirode, ne može pasti ispod ove granice.

U Celzijusima je ova vrijednost -273,15 stepeni. Ali na Kelvinovoj skali, ova oznaka se samo smatra početkom odbrojavanja. Dokazano je da je u ovom stanju energija molekula bilo koje supstance nula. Njihovo kretanje potpuno prestaje. U kristalnoj rešetki, atomi zauzimaju jasan nepromjenjiv položaj u svojim čvorovima, ne mogu ni malo fluktuirati.

Podrazumeva se da se i svi toplotni fenomeni u sistemu zaustavljaju pod ovim uslovima. Planckov postulat govori o stanju običnog kristala na apsolutna temperatura nula.

Mjera nereda

Možemo znati unutrašnju energiju, zapreminu i pritisak različitih supstanci. To jest, imamo sve šanse da opišemo makro stanje ovog sistema. Ali to ne znači da je moguće reći nešto određeno o mikrodržavi određene supstance. Da biste to učinili, morate znati sve o brzini i položaju u prostoru svake od čestica materije. A njihov broj je impresivno ogroman. Istovremeno, u normalnim uslovima, molekuli su u stalnom kretanju, kontinuirano se sudaraju jedni s drugima i razdvajaju se u različitim smjerovima, mijenjajući smjer 0 svaki djelić trenutka. A njihovim ponašanjem dominira haos.

Da bi se odredio stepen poremećaja u fizici, uvedena je posebna veličina koja se naziva entropija. Karakterizira mjeru nepredvidivosti sistema.

Entropija (s) je funkcija termodinamičkog stanja koja služi kao mjera poremećaja (poremećaja) sistema. Mogućnost endotermnih procesa je posledica promene entropije, jer u izolovanim sistemima entropija spontano nastalog procesa povećava ΔS > (drugi zakon termodinamike).

Savršeno strukturirano tijelo

Stepen neizvjesnosti u gasovima je posebno visok. Kao što znate, nemaju oblik i zapreminu. U isto vrijeme, oni su u stanju da prošire u nedogled. Čestice gasa su najmobilnije, zbog toga njihova brzina i lokacija imaju najveću nepredvidljivost.

To je sasvim druga stvar – čvrste materije. U kristalnoj strukturi svaka od čestica zauzima određeno mjesto, čineći samo neke fluktuacije od određene tačke. Ovdje nije teško, znajući položaj jednog atoma, odrediti parametre svih ostalih. Na apsolutnoj nuli, slika uopće postaje očigledna. To kaže treći zakon termodinamike i Planckov postulat.

Ako se takvo tijelo podigne iznad zemlje, putanja kretanja svakog od molekula sistema će se podudarati sa svim ostalim, štaviše, to će biti lako unaprijed odrediti. Kada tijelo, pušteno, padne, indikatori će se odmah promijeniti. Udaranjem o tlo čestice će steći kinetičku energiju. To će dati podsticaj termičkom pokretu. To znači da će se temperatura povećati, koja više neće biti nula. I odmah će nastati entropija kao mjera poremećaja haotično funkcionalnog sistema.

Karakteristike

Svaka nekontrolisana interakcija izaziva povećanje entropije. U normalnim uslovima, može ostati konstantan ili se povećavati, ali ne i smanjivati. U termodinamici se ispostavilo da je to posljedica njegovog drugog zakona, već spomenutog ranije.

Standardne molarne entropije ponekad se nazivaju apsolutne entropije. To nisu entropijske promjene koje prate formiranje spoja iz slobodnih elemenata uključenih u njega. Također treba napomenuti da standardne molarne entropije slobodnih elemenata (u obliku jednostavnih supstanci) nisu jednake nuli.

Sa pojavom Planckovog postulata, apsolutna entropija ima priliku da utvrdi. Međutim, posljedica ove odredbe je i to što u prirodi nije moguće postići nultu temperaturu u Kelvinima, već samo da joj se što više približi.

Teoretski, Mihail Lomonosov je uspio predvidjeti postojanje minimuma temperature. Sam je skoro postigao zamrzavanje žive na -65 ° Celzijusa. Danas su laserskim hlađenjem čestice supstanci dovedene gotovo u stanje apsolutne nule. Tačnije do 10^-9 stepeni na Kelvinovoj skali. Međutim, iako je ta vrijednost zanemarivo mala, još uvijek nije 0.

Značenje

Prethodno pomenuti postulat, koji je početkom prošlog veka formulisao Plank, kao i kasniji radovi u tom pravcu od strane autora, dali su ogroman podsticaj razvoju teorijske fizike, što je rezultiralo njenim značajnim napretkom u mnogim oblastima. Čak se pojavila i nova nauka – kvantna mehanika.

Na osnovu Planckove teorije i borovih postulata, nakon nekog vremena, tačnije 1916. godine, Albert Einstein je uspio opisati mikroskopske procese koji se dešavaju tokom kretanja atoma u supstancama. Sav razvoj ovih naučnika potvrđen je kasnije stvaranjem lasera, kvantnih generatora i pojačala, kao i drugih modernih uređaja.

Max Planck

Ovaj naučnik rođen je 1858. godine u aprilu. Planck je rođen u njemačkom gradu Kielu u porodici poznatih vojnih, naučnika, pravnika i crkvenih vođa. Još u gimnaziji pokazao je izuzetne sposobnosti u matematici i drugim naukama. Pored tačnih disciplina, studirao je muziku, gdje je pokazao i svoje značajne talente.

Nakon ulaska na univerzitet, odlučio je studirati teorijsku fiziku. Zatim je radio u Minhenu. Ovdje je također počeo proučavati termodinamiku, predstavljajući svoja djela naučnom svijetu. 1887. godine Planck je nastavio svoje aktivnosti u Berlinu. Ovom periodu pripada tako briljantno naučno dostignuće kao što je kvantna hipoteza, čije su duboko značenje ljudi mogli razumjeti tek kasnije. Ova teorija je bila široko priznata i stekla naučno interesovanje tek početkom XX veka. Ali zahvaljujući njoj Planck je stekao široku slavu i proslavio tvoje ime.