თერმო პროცესებს ბუნებაში სწავლობს თერმოდინამიკის მეცნიერება. იგი აღწერს ყველა მიმდინარე ენერგეტიკულ ტრანსფორმაციას ისეთი პარამეტრების გამოყენებით, როგორიცაა მოცულობა, წნევა, ტემპერატურა, ნივთიერებებისა და ობიექტების მოლეკულური სტრუქტურის იგნორირება, აგრეთვე დროის ფაქტორი. ეს მეცნიერება ემყარება სამ ძირითად კანონს. ბოლო მათგანს აქვს რამდენიმე ფორმულირება. თანამედროვე სამყაროში ყველაზე ხშირად გამოიყენება ის, რომელმაც მიიღო სახელი "პლანკის პოსტულატი". ამ კანონს ეწოდა მეცნიერის სახელი, რომელმაც გამოიტანა და ჩამოაყალიბა იგი. ეს გახლავთ მაქს პლანკი, გერმანული სამეცნიერო სამყაროს ნათელი წარმომადგენელი, გასული საუკუნის თეორიული ფიზიკოსი.
პირველი და მეორე დასაწყისი
პლანკის პოსტულატის ჩამოყალიბებამდე მოდით მოკლედ გავეცნოთ თერმოდინამიკის ორ სხვა კანონს. პირველი მათგანი ამტკიცებს ენერგიის სრულ კონსერვაციას გარე სამყაროსგან იზოლირებულ ყველა სისტემაში. მისი შედეგია გარე წყაროს გარეშე სამუშაოს შესრულების შესაძლებლობის უარყოფა და, შესაბამისად, მუდმივი მოძრაობის მანქანის შექმნა.რომელიც იმუშავებს ანალოგიურად (ანუ პირველი ტიპის VD).
მეორე კანონი ამბობს, რომ ყველა სისტემა მიდრეკილია თერმოდინამიკური წონასწორობისკენ, ხოლო გახურებული სხეულები გადასცემს სითბოს ცივზე, მაგრამ არა პირიქით. და ამ ობიექტებს შორის ტემპერატურის გათანაბრების შემდეგ ყველა თერმული პროცესი ჩერდება.
პლანკის პოსტულატი
ყველა ზემოთ ჩამოთვლილი ეხება ელექტრულ, მაგნიტურ, ქიმიურ მოვლენებს, ისევე როგორც გარე სივრცეში მიმდინარე პროცესებს. დღეს განსაკუთრებული მნიშვნელობა ენიჭება თერმოდინამიკურ კანონებს. უკვე მეცნიერები ინტენსიურად მუშაობენ მნიშვნელოვანი მიმართულებით. ამ ცოდნის გამოყენებით ისინი ეძებენ ენერგიის ახალი წყაროების პოვნას.
მესამე განცხადება ეხება ფიზიკური სხეულების ქცევას უკიდურესად დაბალ ტემპერატურაზე. პირველი ორი კანონის მსგავსად, ის გვაძლევს ცოდნას სამყაროს საფუძვლის შესახებ.
პლანკის პოსტულატის ფორმულირება ასეთია:
სუფთა ნივთიერების სწორად წარმოქმნილი კრისტალის ენტროპია აბსოლუტურ ნულოვან ტემპერატურაზე არის ნული.
ეს პოზიცია ავტორმა მსოფლიოს წარუდგინა 1911 წელს. და იმ დღეებში ბევრი კამათი გამოიწვია. თუმცა, მეცნიერების შემდგომმა მიღწევებმა, ისევე როგორც თერმოდინამიკისა და მათემატიკური გამოთვლების დებულებების პრაქტიკულმა გამოყენებამ, დაამტკიცა მისი სიმართლე.
აბსოლუტური ტემპერატურა ნული
ახლა უფრო დეტალურად ავხსნათ რას ნიშნავს თერმოდინამიკის მესამე კანონი, პლანკის პოსტულატის საფუძველზე. და დავიწყოთ ისეთი მნიშვნელოვანი კონცეფციით, როგორიცაა აბსოლუტური ნული. ეს არის ყველაზე დაბალი ტემპერატურა, რაც მხოლოდ ფიზიკური სამყაროს სხეულებს შეუძლიათ.ამ ზღვარს ქვემოთ, ბუნების კანონების მიხედვით, ის ვერ დაეცემა.
ცელსიუსში ეს მნიშვნელობა არის -273,15 გრადუსი. მაგრამ კელვინის მასშტაბით, ეს ნიშანი მხოლოდ ამოსავალ წერტილად ითვლება. დადასტურებულია, რომ ასეთ მდგომარეობაში ნებისმიერი ნივთიერების მოლეკულების ენერგია ნულის ტოლია. მათი მოძრაობა მთლიანად შეჩერებულია. ბროლის ბადეში ატომები იკავებენ მკაფიო, უცვლელ ადგილს მის კვანძებში, მცირედ რყევის გარეშეც კი.
რა თქმა უნდა, სისტემაში ყველა თერმული ფენომენი ასევე ჩერდება მოცემულ პირობებში. პლანკის პოსტულატი არის ჩვეულებრივი კრისტალის მდგომარეობა აბსოლუტური ტემპერატურის ნულზე.
აშლილობის საზომი
ჩვენ შეგვიძლია ვიცოდეთ სხვადასხვა ნივთიერების შინაგანი ენერგია, მოცულობა და წნევა. ანუ ჩვენ გვაქვს ყველა შანსი აღვწეროთ ამ სისტემის მაკროსახელმწიფო. მაგრამ ეს არ ნიშნავს იმას, რომ შესაძლებელია რაიმეს თქმა გარკვეული ნივთიერების მიკრომდგომარეობაზე. ამისათვის თქვენ უნდა იცოდეთ ყველაფერი მატერიის თითოეული ნაწილაკების სიჩქარისა და პოზიციის შესახებ. და მათი რიცხვი შთამბეჭდავად დიდია. ამავდროულად, ნორმალურ პირობებში, მოლეკულები მუდმივ მოძრაობაში არიან, მუდმივად ეჯახებიან ერთმანეთს და იფანტებიან სხვადასხვა მიმართულებით, იცვლებიან მიმართულებას მომენტის ყოველ ნაწილზე. და მათ ქცევაში დომინირებს ქაოსი.
ფიზიკაში არეულობის ხარისხის დასადგენად შემოიღეს სპეციალური რაოდენობა, რომელსაც ენტროპია ეწოდება. ის ახასიათებს სისტემის არაპროგნოზირებადობის ხარისხს.
ენტროპია (S) არის თერმოდინამიკური მდგომარეობის ფუნქცია, რომელიც ემსახურება როგორც საზომსსისტემის დარღვევა (მოშლა). ენდოთერმული პროცესების შესაძლებლობა განპირობებულია ენტროპიის ცვლილებით, რადგან იზოლირებულ სისტემებში სპონტანური პროცესის ენტროპია იზრდება ΔS >0 (თერმოდინამიკის მეორე კანონი)..
იდეალურად სტრუქტურირებული სხეული
გაურკვევლობის ხარისხი განსაკუთრებით მაღალია გაზებში. მოგეხსენებათ, ფორმა და მოცულობა არ აქვთ. ამავე დროს, მათ შეუძლიათ განუსაზღვრელი ვადით გაფართოება. გაზის ნაწილაკები ყველაზე მოძრავია, ამიტომ მათი სიჩქარე და მდებარეობა ყველაზე არაპროგნოზირებადია.
ხისტი სხეულები სულ სხვა საკითხია. კრისტალურ სტრუქტურაში თითოეული ნაწილაკი გარკვეულ ადგილს იკავებს, გარკვეული წერტილიდან მხოლოდ ზოგიერთ ვიბრაციას ახდენს. აქ არ არის რთული, ერთი ატომის პოზიციის ცოდნა, ყველა დანარჩენის პარამეტრების დადგენა. აბსოლუტურ ნულზე სურათი სრულიად აშკარა ხდება. ამას ამბობს თერმოდინამიკის მესამე კანონი და პლანკის პოსტულატი.
თუ ასეთი სხეული მიწაზე მაღლა აიწია, სისტემის თითოეული მოლეკულის მოძრაობის ტრაექტორია ყველა დანარჩენს დაემთხვევა, უფრო მეტიც, ის წინასწარ და მარტივად იქნება განსაზღვრული. როდესაც სხეული, რომელიც განთავისუფლდება, დაეცემა, ინდიკატორები მაშინვე შეიცვლება. მიწაზე დარტყმის შედეგად ნაწილაკები კინეტიკურ ენერგიას შეიძენენ. ის ბიძგს მისცემს თერმული მოძრაობას. ეს ნიშნავს, რომ ტემპერატურა მოიმატებს, რომელიც აღარ იქნება ნული. და მაშინვე წარმოიქმნება ენტროპია, როგორც ქაოტურად მოქმედი სისტემის არეულობის საზომი.
ფუნქციები
ნებისმიერი უკონტროლო ურთიერთქმედება იწვევს ენტროპიის ზრდას. ნორმალურ პირობებში, ის შეიძლება დარჩეს მუდმივი ან გაიზარდოს, მაგრამ არ შემცირდეს. თერმოდინამიკაში ეს გამოდის მისი მეორე კანონის შედეგი, რომელიც უკვე აღვნიშნეთ.
სტანდარტულ მოლარულ ენტროპიებს ზოგჯერ აბსოლუტურ ენტროპიებსაც უწოდებენ. ისინი არ არის ენტროპიის ცვლილებები, რომლებიც თან ახლავს ნაერთის წარმოქმნას მისი თავისუფალი ელემენტებიდან. აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ თავისუფალი ელემენტების სტანდარტული მოლური ენტროპიები (მარტივი ნივთიერებების სახით) არ არის ნულის ტოლი.
პლანკის პოსტულატის მოსვლასთან ერთად, აბსოლუტურ ენტროპიას აქვს შანსი განისაზღვროს. თუმცა, ამ დებულების შედეგია ისიც, რომ ბუნებაში არ არის შესაძლებელი კელვინის მიხედვით ნულოვანი ტემპერატურის მიღწევა, არამედ მხოლოდ მასთან რაც შეიძლება ახლოს მიახლოება.
თეორიულად, მიხაილ ლომონოსოვმა მოახერხა ტემპერატურის მინიმალური არსებობის პროგნოზირება. მან თავად პრაქტიკულად მიაღწია ვერცხლისწყლის გაყინვას -65 ° ცელსიუსამდე. დღეს, ლაზერული გაგრილების საშუალებით, ნივთიერებების ნაწილაკები თითქმის აბსოლუტურ ნულამდეა მიყვანილი. უფრო ზუსტად, კელვინის შკალაზე 10-9 გრადუსამდე. თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ ეს მნიშვნელობა უმნიშვნელოა, ის მაინც არ არის 0.
მნიშვნელობა
ზემოხსენებულმა პოსტულატმა, რომელიც ჩამოყალიბდა გასული საუკუნის დასაწყისში პლანკის მიერ, ისევე როგორც ავტორის ამ მიმართულებით შემდგომმა ნაშრომებმა, უზარმაზარი ბიძგი მისცა თეორიული ფიზიკის განვითარებას, რამაც გამოიწვია მისი მნიშვნელოვანი ზრდა.პროგრესი ბევრ სფეროში. და კიდევ გაჩნდა ახალი მეცნიერება - კვანტური მექანიკა.
პლანკის თეორიისა და ბორის პოსტულატების საფუძველზე, გარკვეული პერიოდის შემდეგ, უფრო ზუსტად 1916 წელს, ალბერტ აინშტაინმა შეძლო აღეწერა მიკროსკოპული პროცესები, რომლებიც ხდება ნივთიერებებში ატომების გადაადგილებისას. ამ მეცნიერთა ყველა განვითარება მოგვიანებით დადასტურდა ლაზერების, კვანტური გენერატორებისა და გამაძლიერებლების, ისევე როგორც სხვა თანამედროვე მოწყობილობების შექმნით.
მაქს პლანკი
ეს მეცნიერი დაიბადა 1858 წლის აპრილში. პლანკი დაიბადა გერმანიის ქალაქ კიელში ცნობილი სამხედროების, მეცნიერების, იურისტების და ეკლესიის ლიდერების ოჯახში. გიმნაზიაშიც კი გამოავლინა შესანიშნავი შესაძლებლობები მათემატიკასა და სხვა მეცნიერებებში. ზუსტი დისციპლინების გარდა, სწავლობდა მუსიკას, სადაც ასევე გამოავლინა თავისი მნიშვნელოვანი ნიჭი.
როდესაც უნივერსიტეტში შევიდა, თეორიული ფიზიკის სწავლა არჩია. შემდეგ მუშაობდა მიუნხენში. აქ მან დაიწყო თერმოდინამიკის შესწავლა, წარუდგინა თავისი ნაშრომი სამეცნიერო სამყაროს. 1887 წელს პლანკმა განაგრძო მოღვაწეობა ბერლინში. ეს პერიოდი მოიცავს ისეთ ბრწყინვალე სამეცნიერო მიღწევას, როგორიცაა კვანტური ჰიპოთეზა, რომლის ღრმა მნიშვნელობის გაგება ადამიანებმა მხოლოდ მოგვიანებით შეძლეს. ეს თეორია ფართოდ იქნა აღიარებული და სამეცნიერო ინტერესი მხოლოდ მე-20 საუკუნის დასაწყისში დაიმსახურა. მაგრამ სწორედ მისი წყალობით მოიპოვა პლანკმა ფართო პოპულარობა და განადიდა თავისი სახელი.
