فومن علوم

قوانین ترمودینامیک

قانون صفرم ترمودینامیک :

این قانون بیان می دارد که هرگاه دو جسم با جسم سومی در تعادل گرمایی باشد ، این دو جسم با یکدیگر در تعادل گرمایی هستند . این قانون اساس دماسنجی را تشکیل می دهد .

قانون اول ترمودینامیک :

تغییرات انرژی درونی یک سیستم برابر با مجموع کار و گرمایی است که سیستم با محیط اطراف خود مبادله می کند . بر اساس این قانون تغییر انرژی درونی جهان صفر است و بنابر این قانون اول ترمودینامیک همان قانون بقای انرژی است .

قانون دوم ترمودینامیک :

هرگز ممکن نیست که یک دستگاه فرایندی را بپیماید که مقداری گرما را از یک چشمه در یک دمای معین جذب و همه ی آن را به کار تبدیل کند و در آخر به همان حالت اول برگردد .

بیان یخچالی قانون دوم ترمودینامیک :

تبدیل کار تماماً به گرما امکان پذیر است اما تبدیل گرما به کار تماماً امکان پذیر نیست . یا گرما همیشه از چشمه ی گرم به چمشمه ی سرد منتقل می شود و ممکن نیست که گرما از چشمه ی سرد به چشمه ی گرم منتقل شود و اگر مثلاً چنین اتفاقی بیفتد ( یخچال برقی ) باید حتماً مقداری کار به سیستم داده شود و این بیان یخچالی قانون دوم ترمودینامیک می باشد .

قانون سوم ترمودینامیک :

هرگز ممکن نیست که دمای یک جسم را با تعداد محدودی فرایند به صفر مطلق رساند .

شرحی بر قانون سوم ترمودینامیک :

بازده ی ماشینهای گرمایی همواره کمتر از صد در صد است . اگر بتوان در یک ماشین گرمایی دمای چشمه ی سرد یعنی T_Cرا به صفر رساند، بازده ی چنین ماشین گرمایی صد در صد به دست می آید .یعنی با چنین ماشینی می توان تمامی گرمایی را که از چشمه ی گرم گرفته می شود، به کار تبدیل کرد. اگر چنین چیزی رخ دهد، قانون دوم رمودینامیک نقض شده است .

برای آنکه دمای یک چشمه پایین بیاید، تا بتوان از آن به عنوان چشمه ی سرد استفاده کرد، باید از یک یخچال استفاده کرد. برای استفاده از یخچال نیز باید به آن کار داد  تا بتوان گرما را از چشمه ی سرد گرفته و به یک چشمه ی گرم داد .هنگامی که بخواهیم مقدار معینی گرما از یک چشمه ی سرد بگیریم، هرچه دمای چشمه ی سرد پایین تر باشد، باید کار بیشتری به یخچالی که برای این منظور استفاده می شود بدهیم. بنا بر این هنگامی که دمای یک چشمه به نزدیکیهای صفر مطلق می رسد، کاهش دمای آن بسیار مشکل است و در نتیجه رسیدن به دماهای پایین تر وقتی به صفر مطلق نزدیک می شویم، مشکل و مشکلتر می شود و می توان نشان داد که با عملیات محدود سردکردن، هرگز نمی توان به دمای صفر مطلق رسید. این عدم دست یابی به صفر مطلق در واقع موضوع قانون سوم ترمودینامیک می باشد.