Planckův postulát: formulace, funkce, význam

Tepelné procesy v přírodě studuje věda termodynamika. Popisuje všechny probíhající energetické transformace prostřednictvím těchto parametrů, jako objem, tlak, teplota, ignorování molekulárního uspořádání látek a objektů a časový faktor. Tato věda je založena na třech základních zákonech. Poslední z nich má několik formulací. Nejčastěji používaným v moderním světě je ten, který dostal jméno "Planckův postulát". Tento zákon je pojmenován po vědci, který jej odvodil a formuloval. Je to Max Planck-jasný zástupce německého vědeckého světa, teoretický fyzik minulého století.

První a druhý začátek

Před formulováním Planckova postulátu se nejprve krátce seznámíme s dalšími dvěma zákony termodynamik. První z nich tvrdí úplné zachování energie ve všech systémech izolovaných od vnějšího světa. Jeho důsledkem je popření možnosti práce bez vnějšího zdroje, a tedy vytvoření věčného motoru, který by fungoval podobným způsobem (tj.

Druhý zákon vysílá, že všechny systémy usilují o termodynamickou rovnováhu, přičemž vyhřívaná těla přenášejí teplo chladněji, ale ne naopak. A po vyrovnání teplot mezi těmito objekty se zastaví všechny druhy tepelných procesů.

Planckův Postulát

Všechny výše uvedené platí pro elektrické, magnetické, chemické jevy i procesy probíhající ve vesmíru. Termodynamické zákony mají v dnešní době zvláštní význam. Již nyní vědci intenzivně pracují důležitým směrem. S využitím těchto znalostí se snaží najít nové zdroje energie.

Třetí tvrzení se týká chování fyzických těl při extrémně nízkých teplotách. Stejně jako první dva zákony poskytuje znalosti o základech zařízení vesmíru.

Formulace Planckova postulátu je následující:

Entropie správně vytvořeného krystalu čisté hmoty při absolutní nulové teplotě je nulová.

Toto ustanovení bylo světu představeno autorem v roce 1911. A v té době vyvolalo mnoho kontroverzí. Následné pokroky ve vědě, jakož i praktická aplikace termodynamických pozic a matematické výpočty však prokázaly jeho pravdivost.

Absolutní teplotní nula

Nyní vysvětlíme podrobněji, jaký je význam třetího zákona termodynamiky založeného na Planckově postulátu. A začněme s tak důležitým konceptem, jako je absolutní nula. Je to nejmenší teplota, kterou mohou mít pouze těla fyzického světa. Pod tento limit nemůže podle přírodních zákonů klesnout.

Celsius tato hodnota je -273,15 stupňů. Ale na Kelvinově stupnici je tato značka považována za začátek odpočítávání. Je prokázáno, že v tomto stavu je energie molekul jakékoli látky nulová. Jejich pohyb je zcela zastaven. V krystalové mřížce zaujímají atomy jasnou neměnnou polohu v jejích uzlech, aniž by byly schopny dokonce mírně kolísat.

Je samozřejmé, že všechny tepelné jevy v systému za těchto podmínek také přestanou. O stavu správného krystalu absolutní teplota nule a vysílá Planckův postulát.

Míra nepořádku

Můžeme znát vnitřní energii, objem a tlak různých látek. To znamená, že máme všechny šance popsat makro stav tohoto systému. Neznamená to však schopnost říci něco jistého o mikrostavu určité látky. K tomu musíte vědět vše o rychlosti a poloze v prostoru každé z částic hmoty. A jejich počet je působivě obrovský. V tomto případě za normálních podmínek jsou molekuly v neustálém pohybu, neustále se srazí a létají různými směry, mění směr každých zlomků okamžiku. A v jejich chování dominuje Chaos.

Pro určení stupně promiskuity ve fyzice byla zavedena speciální veličina zvaná entropie. Charakterizuje míru nepředvídatelnosti systému.

Entropie (s) je termodynamická stavová funkce, která slouží jako míra poruchy (neuspořádanosti) systému. Možnost endotermických procesů je způsobena změnou entropie, protože v izolovaných systémech se entropie spontánně probíhajícího procesu zvyšuje ΔS > 0 (druhý zákon termodynamiky).

Dokonale strukturované tělo

Obzvláště vysoký stupeň nejistoty v plynech. Jak víte, nemají tvar a objem. Zároveň se mohou neomezeně rozšiřovat. Částice plynu jsou nejvíce pohyblivé, proto má jejich rychlost a umístění největší nepředvídatelnost.

Úplně jiná věc – pevné látky. V krystalové struktuře každá z částic zaujímá určité místo a provádí pouze určité vibrace z určitého bodu. Zde není obtížné určit parametry všech ostatních, znát polohu jednoho atomu. Při absolutní nule je obraz zcela zřejmý. Říká to třetí zákon termodynamiky a Planckův postulát.

Pokud je takové tělo zvednuto ze země, trajektorie pohybu každé z molekul systému se shoduje se všemi ostatními, navíc bude předem a snadno identifikovatelná. Když tělo, když je propuštěno, klesne, ukazatele se okamžitě změní. Z nárazu na zem získají částice kinetickou energii. Dá podnět k tepelnému pohybu. Tím se zvýší teplota, která již nebude nulová. A okamžitě se objeví entropie, jako míra poruchy chaoticky fungujícího systému.

Zvláštnost

Jakákoli nekontrolovaná interakce vyvolává nárůst entropie. Za normálních podmínek je schopen buď zůstat konstantní, nebo se zvyšovat, ale ne snižovat. V termodynamice to vyplývá z jejího druhého, již zmíněného zákona.

Standardní molární entropie se někdy nazývají absolutní entropie. Nejedná se o změny entropie, které doprovázejí tvorbu sloučeniny z volných prvků, které do ní vstupují. Je třeba také poznamenat, že standardní molární entropie volných prvků (ve formě jednoduchých látek) nejsou nulové.

S příchodem Planckova postulátu byla absolutní entropie šance určit. Důsledkem této situace je však také to, že v přírodě není možné dosáhnout teplotní nuly Kelvinem, ale pouze se k ní přiblížit co nejvíce.

Teoreticky Michail Lomonosov dokázal předpovědět existenci teplotního minima. Sám čistě prakticky dosáhl zmrazení rtuti na -65° C. V dnešní době byly částice látek laserovým chlazením přivedeny téměř do stavu absolutní nuly. Přesněji do 10^-9 stupně na Kelvinově stupnici. Přestože je tato hodnota zanedbatelná, stále není 0.

Hodnota

Dříve uvedený postulát, formulovaný již na počátku minulého století Planckem, stejně jako následná práce v tomto směru autora, dal obrovský impuls pro rozvoj teoretické fyziky, což vedlo k jeho významnému pokroku v mnoha oblastech. A dokonce vznikla nová věda-kvantová mechanika.

Na základě Planckovy teorie a bohrovy postuláty, po nějaké době, přesněji v roce 1916, se Albert Einsteinovi podařilo popsat mikroskopické procesy, ke kterým dochází při pohybu atomů v látkách. Veškerý vývoj těchto vědců byl později potvrzen vytvořením laserů, kvantových oscilátorů a zesilovačů a dalších moderních přístrojů.

Max Planck

Tento vědec se narodil v roce 1858 v dubnu. Planck se narodil v německém městě Kielu v rodině slavných vojenských, vědců, právníků a církevních osobností. Ještě na gymnáziu projevil pozoruhodné schopnosti v matematice a dalších vědách. Kromě přesných disciplín se věnoval hudbě, kde také ukázal svůj značný talent.

Po vstupu na univerzitu se rozhodl studovat teoretickou fyziku. Dále pracoval v Mnichově. Zde se také začal zabývat termodynamikou a představil svou práci vědci světu. V roce 1887 Planck pokračoval ve své činnosti v Berlíně. Toto období zahrnuje takový jeho brilantní vědecký úspěch, jako je kvantová hypotéza, jejíž hluboký význam mohli lidé pochopit až později. Tato teorie získala široké uznání a získala vědecký zájem až na počátku 20. století. Ale právě díky ní si Planck získal velkou slávu a proslavil se své jméno.