Planckov postulat: formulacija, značajke, značenje

Toplinske procese u prirodi proučava znanost Termodinamika. Opisuje sve energetske transformacije koje se događaju kroz sljedeće parametre, kao volumen, tlak, temperatura, zanemarujući molekularnu strukturu tvari i predmeta, kao i faktor vremena. Ova se znanost temelji na tri osnovna zakona. Posljednji od njih ima nekoliko formulacija. Najčešće korištena u suvremenom svijetu je ona koja je dobila ime "planckov postulat". Ovaj je zakon dobio ime po znanstveniku koji ga je izveo i formulirao. Ovo je Maks Planck-svijetli predstavnik znanstvenog svijeta Njemačke, teorijski fizičar prošlog stoljeća.

Prvi i drugi početak

Prije nego što formuliramo planckov postulat, prvo ćemo se ukratko upoznati s druga dva zakona termodinamike. Prvi od njih tvrdi potpuno očuvanje energije u svim sustavima izoliranim od vanjskog svijeta. Njegova posljedica je poricanje mogućnosti obavljanja posla bez vanjskog izvora, a time i stvaranje vječnog pokretača koji bi radio na sličan način (to jest, VD prve vrste).

Drugi zakon emitira da svi sustavi teže termodinamičkoj ravnoteži, pri čemu zagrijana tijela prenose toplinu hladnijim, ali ne i obrnuto. A nakon izjednačavanja temperatura između ovih objekata, zaustavljaju se svi toplinski procesi.

Planckov Postulat

Sve gore navedeno odnosi se na električne, magnetske, kemijske pojave, kao i na procese koji se odvijaju u svemiru. Termodinamički zakoni danas poprimaju posebnu važnost. Znanstvenici već intenzivno rade u važnom smjeru. Koristeći to znanje, nastoje pronaći nove izvore energije.

Treća izjava odnosi se na ponašanje fizičkih tijela pri ekstremno niskim temperaturama. Kao i prva dva zakona, on daje znanje o osnovi strukture svemira.

Formulacija Planckova postulata je sljedeća:

Entropija dobro oblikovanog kristala čiste tvari pri apsolutnoj nultoj temperaturi je nula.

Autor je ovu odredbu svijetu predstavio 1911. godine. I u to je vrijeme izazvalo mnogo kontroverzi. Međutim, kasniji napredak znanosti, kao i praktična primjena termodinamičkih odredbi i matematičkih izračuna, dokazali su njegovu istinitost.

Apsolutna temperaturna nula

Sada ćemo detaljnije objasniti što je značenje trećeg zakona termodinamike, temeljenog na Planckovom postulatu. I krenimo od tako važnog koncepta kao što je apsolutna nula. To je najniža temperatura koju samo tijela fizičkog svijeta mogu imati. Ispod ove granice, prema zakonima prirode, ne može se spustiti.

Celzijeva vrijednost je -273,15 stupnjeva. Ali na Kelvinovoj ljestvici ova se oznaka smatra početnim brojem. Dokazano je da je u ovom stanju energija molekula bilo koje tvari nula. Njihovo kretanje potpuno prestaje. U kristalnoj rešetki atomi zauzimaju jasan nepromjenjiv položaj na svojim čvorovima, a da nisu u stanju ni malo oscilirati.

Podrazumijeva se da svi toplinski fenomeni u sustavu pod tim uvjetima također prestaju. O stanju pravilnog kristala na apsolutna temperatura nula i emitira planckov postulat.

Mjera nereda

Možemo znati unutarnju energiju, volumen i tlak različitih tvari. Odnosno, imamo sve šanse opisati makro stanje ovog sustava. Ali to ne znači biti u stanju reći nešto određeno o mikro stanju određene tvari. Da biste to učinili, morate znati sve o brzini i položaju u prostoru svake od čestica materije. A njihov je broj impresivno ogroman. U ovom slučaju, pod normalnim uvjetima, molekule su u stalnom pokretu, neprestano se sudaraju jedna s drugom i raspršuju se u različitim smjerovima, mijenjajući smjer svaki djelić trenutka. A u njihovom ponašanju dominira kaos.

Da bi se odredio stupanj poremećaja u fizici, uvedena je posebna količina koja se naziva entropija. Karakterizira mjeru nepredvidljivosti sustava.

Entropija (Oceans) - termodinamička funkcija stanja koja služi kao mjera poremećaja (neuređenosti) sustava. Mogućnost endotermnih procesa nastaje zbog promjene entropije, jer se u izoliranim sustavima entropija spontanog procesa povećava > 0 (drugi zakon termodinamike).

Savršeno strukturirano tijelo

Stupanj nesigurnosti u plinovima posebno je velik. Kao što znate, nemaju oblik i volumen. Istodobno se mogu neograničeno širiti. Čestice plina su najpokretljivije, zbog toga njihova brzina i položaj imaju najveću nepredvidljivost.

Čvrste tvari su sasvim druga stvar. U kristalnoj strukturi svaka od čestica zauzima određeno mjesto, čineći samo neke vibracije od određene točke. Ovdje nije teško, znajući položaj jednog atoma, odrediti parametre svih ostalih. Na apsolutnoj nuli slika postaje potpuno očita. O tome govori treći zakon termodinamike i Planckov postulat.

Ako se takvo tijelo podigne iznad tla, putanja kretanja svake od molekula sustava podudarat će se sa svim ostalim, osim toga, ispostavit će se da je unaprijed i lako odrediti. Kad tijelo, pušteno, padne, pokazatelji će se odmah promijeniti. Udaranjem o tlo čestice će dobiti kinetičku energiju. To će dati poticaj toplinskom kretanju. To znači da će se temperatura povećati, što više neće biti nula. I odmah će se pojaviti entropija, kao mjera poremećaja kaotično funkcionirajućeg sustava.

Značajke

Svaka nekontrolirana interakcija izaziva rast entropije. U normalnim uvjetima može ili ostati konstantan ili se povećavati, ali ne i smanjivati. U termodinamici se ispostavlja da je to posljedica njegovog drugog, već spomenutog zakona.

Standardne molarne entropije ponekad se nazivaju apsolutnim entropijama. Oni nisu promjene entropije koje prate stvaranje spoja iz slobodnih elemenata koji ga čine. Također treba napomenuti da standardne molarne entropije slobodnih elemenata (kao jednostavnih tvari) nisu jednake nuli.

Pojavom Planckovog postulata pojavila se prilika za određivanje apsolutne entropije. Međutim, posljedica ove situacije je i da u prirodi nije moguće postići temperaturnu nulu prema Kelvinu, već joj se samo približiti što je više moguće.

Teoretski, Mihail Lomonosov uspio je predvidjeti postojanje minimuma temperature. I sam je čisto postigao smrzavanje žive do -65 Celzijevih stupnjeva. U današnje vrijeme, laserskim hlađenjem, čestice tvari dovedene su u gotovo stanje apsolutne nule. Točnije do 10^-9 stupnjevi na Kelvinovoj ljestvici. Međutim, iako je ta vrijednost zanemariva, još uvijek nije 0.

Vrijednost

Prethodno spomenuti postulat, koji je Planck formulirao početkom prošlog stoljeća, kao i naknadni radovi u ovom smjeru autora, dali su ogroman poticaj razvoju teorijske fizike, što je rezultiralo njegovim značajnim napretkom u mnogim područjima. Čak se pojavila i nova znanost-kvantna mehanika.

Oslanjajući se na Planckovu teoriju i bohrove postulate, nakon nekog vremena, točnije 1916. godine, Albert Einstein uspio je opisati mikroskopske procese koji se događaju kada se atomi kreću u tvarima. Sav razvoj ovih znanstvenika kasnije je potvrđen stvaranjem lasera, kvantnih generatora i pojačala, kao i drugih modernih uređaja.

Maks Plank

Ovaj je znanstvenik rođen 1858. u travnju. Planck je rođen u njemačkom gradu Kielu u obitelji poznatih vojnih, akademskih, pravnih i crkvenih osoba. Još u gimnaziji pokazao je izvanredne sposobnosti za matematiku i druge znanosti. Osim preciznih disciplina, bavio se i glazbom, gdje je pokazao i svoje znatne talente.

Po ulasku na sveučilište odabrao je teorijsku fiziku za studij. Dalje je radio u Minhenu. Ovdje se počeo baviti termodinamikom, predstavljajući svoj rad znanstvenom svijetu. 1887. Planck je nastavio s radom u Berlinu. Ovo razdoblje uključuje tako sjajno znanstveno postignuće kao što je kvantna hipoteza, čije su duboko značenje ljudi mogli razumjeti tek kasnije. Ova je teorija postala široko prihvaćena i stekla je znanstveni interes tek početkom stoljeća. Ali zahvaljujući njoj Planck je stekao široku slavu i slavu svoje ime.