Termodynamiikan pääsäännöt

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

Termodynamiikan pääsäännöt selittävät lämmön eli lämpöenergian käyttäytymistä.

Termodynamiikan nollas pääsääntö: tasapaino[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Jos systeemit A ja C sekä B ja C ovat termisessä tasapainossa, niin silloin myös A ja B ovat tasapainossa.
    • tai eristetyssä systeemissä eri lämpöiset kappaleet aikaa myöten asettuvat lopulta samaan lämpötilaan.

Tähän perustuu mm. lämpömittarien toiminta.

Termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö: energian säilyminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Energiaa ei voida luoda eikä hävittää. Energiaa voidaan ainoastaan muuttaa muodosta toiseen.
    • tai adiabaattisessa prosessissa tehty työ riippuu vain alku- ja lopputilasta, eikä prosessin kulusta
    • tai systeemiin tuotu lämpö muuttuu systeemin sisäenergiaksi, miinus systeemin tekemä työ.

Matemaattisesti muotoiltuna
ΔU = ΔQ + ΔW, missä

Q on systeemin lämpöenergian muutos.
U on systeemin sisäisen energian muutos.
W on systeemin tekemä työ, esimerkiksi kappaleen laajetessa W = PΔV.

Tämän vuoksi ikiliikkuja on mahdoton.

Termodynamiikan toinen pääsääntö: entropian kasvu[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Eristetyn systeemin prosessi etenee kohti suurinta todennäköisyyttä eli suuntaan, jossa entropia kasvaa.
    • tai suljetun systeemin kokonaisentropia kasvaa
    • tai lämpöä ei voi muuttaa täydellisesti työksi
    • tai ei voi pelkästään siirtää lämpöä kylmemmästä kappaleesta kuumempaan

Mikään ei estä järjestystä kasvamasta hetkellisesti, mutta koska epäjärjestyneiden tilojen todennäköisyys on valtavasti suurempi kuin järjestyneiden (hiukkaset voivat järjestyä 'epäjärjestykseen' monilla taivoin, 'järjestykseen' vain yhdellä tavoin), etenee kehitys todennäköisyyslaskennan lakien mukaan suuressa mittakaavassa, ts. suurella määrällä tapahtumia aina kohti todennäköisintä lopputilaa.

Termodynamiikan kolmas pääsääntö: entropian nollapiste[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Täydellisen kiteen entropia 0 K lämpötilassa on nolla
  • kaikki toiminta lakkaa absoluuttisessa nollapisteessä.

Tämän vuoksi absoluuttista nollapistettä ei voi saavuttaa