Законы термодинамики

Законы термодинамики, начала термодинамики, в принципе, — физические законы, описывающие особенности передачи тепла и работы в термодинамических процессах; начиная с концепции стали одними из самых важных во всей физике и других ветвях науки, связанных с термодинамикой; часто связываются с понятиями, далекими от того, что непосредственно заявлено в их формулировке.

История

Первое установленное начало термодинамики, которое в конечном счете стало «Вторым законом», было сформулировано Сади Карно в 1824. К 1860, в результате открытий в работах Рудольфа Клаузиуса и Вильяма Томсона, было уже два установленных «начала» термодинамики, первое начало и второе начало. Спустя годы, эти начала превратились в «законы». В 1873, например, термодинамик Джозайя Уиллард Гиббс в своей работе «Графические методы в термодинамике жидкостей» ясно заявил о существовании двух абсолютных законов термодинамики: Первого закона и Второго закона.

Теперь, открыто в общей сложности пять законов. За последние 80 лет различные авторы иногда предлагали добавить ещё законы, но ни один из них не был широко признан.

Краткий обзор

• Нулевой закон термодинамики:*: $A \sim B \wedge B \sim C \Rightarrow A \sim C$
• Первый закон термодинамики:*: $\mathrm {d} U =\delta Q-\delta W \,$
• Второй закон термодинамики:*: $\oint \frac {\delta Q} {T} \ge 0$
• Третий закон термодинамики:*: $T \rightarrow 0, S \rightarrow C$
• Взаимные соотношения Онсагера (Onsager), иногда называемые «Четвёртый закон термодинамики»:*: $\mathbf{J}_{u} = L_{uu}\, \nabla(1/T) - L_{ur}\, \nabla(m/T) \!$;:*: $\mathbf{J}_{r} = L_{ru}\, \nabla(1/T) - L_{rr}\, \nabla(m/T) \!$.

Нулевой закон

Если каждая из двух термодинамических систем находится в тепловом равновесии с некоторой третьей, то они находятся в тепловом равновесии друг с другом.

Первый закон

В любом процессе полная энергия вселенной остается той же самой.

Он может также быть определен как:: количество подведенного тепла к изолированной системе расходуется на совершение работы и изменение внутренней энергии

Для любого термодинамического цикла сумма чистого тепла, доставленного в систему, и чистой работы, совершённой системой, равна нулю.

Второй закон

Энтропия изолированной системы находящейся не в Термодинамическом равновесии имеет тенденцию увеличиваться с течением времени, приближаясь к максимальному значению в равновесии.

Третий закон

При стремлении температуры к абсолютному нулю, энтропия системы приближается к постоянному минимуму.

Короче говоря, постулируется, что энтропия — «температурный иждивенец» и приводит к формулировке идеи абсолютного нуля.

Четвёртый закон (предварительный)

Любая неравновесная система обладает такими свойствами, называемыми кинетическими, которые определяют особенности протекания неравновесных процессов в направлении, указываемым вторым началом термодинамики, и от которых не зависят термодинамические силы, движущие эти неравновесные процессы.

Расширенные интерпретации

Не существует системы объектов объектов-систем с нулевой информацией.

Энергия связи идет на образование новых структур, а значит и информации.

См.также

• Начала термодинамики
• Фундаментальные термодинамические соотношения
• Список статей по энтропии
• Список статей по термодинамике