Какво Е Зеротовият Закон На Термодинамиката?

{h1}

Законът на зерота за термодинамиката гласи, че ако две тела са в топлинно равновесие с някакво трето тяло, то те също са в равновесие помежду си.

Законът на Зерота за термодинамиката гласи, че ако две тела са в топлинно равновесие с някакво трето тяло, то те също са в равновесие помежду си. Топлинно равновесие означава, че когато две тела се докарат едно до друго и се разделят чрез преграда, която е пропусклива за топлина, няма да има пренос на топлина от едно към друго.

Това казва по същество, че трите тела са еднакви температура, Джеймс Клерк Максуел каза това може би по-просто, когато каза: "Цялата топлина е от един и същи вид." Най-важното е, че Законът на Зерота установява, че температурата е основно и измеримо свойство на материята.

история

Когато първоначално бяха установени законите на термодинамиката, имаше само три. В началото на 18 век обаче учените разбраха, че е необходим друг закон, за да завърши комплекта. Този нов закон обаче, който представи официално определение на температурата, всъщност измести трите съществуващи закона и с право трябва да бъде начело на списъка. Това създаде дилема: първоначалните три закона вече бяха добре познати по присвоените им номера и преномерирането им ще създаде конфликт със съществуващата литература и ще причини значително объркване. Алтернативата, наречена този нов закон Четвърти закон и поставянето му на последно място в списъка, също беше проблематична, защото измести останалите три закона. Един учен Ралф Х. Фоулър излезе с трета алтернатива, която реши дилемата: той нарече новия закон „Законът на Зерот“. (Интересното е, че писателят на научната фантастика Исаак Азимов присвои идеята за Закон на Зерот в романа си от 1994 г. „Роботи и империя“, когато установи, че е необходимо да се добави нов закон към Трите закона на роботиката, които заместват първия закон.)

Според Дейвид Макки, професор по физика в Южния държавен университет в Мисури, Законът на Зерот „ни казва, че без значение колко енергия имат две системи, като знам колко енергия имат, не ми позволява да прогнозирам в коя посока ще потече топлина, ако аз поставете ги в контакт помежду си. Законът на Зерот казва, че това число, което е температурата, определя посоката на топлинния поток и не зависи пряко от количеството енергия, което участва. "

Той продължи: "Температурата на две системи е единственото нещо, което трябва да знаете, за да определите в коя посока топлината ще тече между тях."

Термометри

Дори най-простите едноклетъчни растения и животни реагират на промените в температурата. Понятията за горещо и студено, както и за „по-горещо от“ и „по-студено от“ са вписани във нашата физиология. Способността ни да комуникираме тази концепция обаче изискваше някакъв стандарт за сравнение. Един от първите стандарти и този, който се използва и до днес, използва точките на замръзване и кипене на водата. Проблемът обаче беше как да се опишат температурите с достатъчно точност, за да бъдат полезни. Това изисква повторяем метод за измерване в постепенна скала.

Законът за термодинамиката на Zeroth определя температурата и прави термометрите възможни. За да бъде полезен термометърът, той трябва първо да бъде калибриран. Всички други основни мерни единици, например за дължина, маса, време и т.н., се определят в съответствие с точен стандарт. В този случай трябва не само да определим мерна единица, но и началната точка на скалата.

Най-забележимите ранни усилия за стандартизиране на измерването на температурата бяха тези на Даниел Габриел Фаренхайт. В началото на 18 век Фаренхайт изобретява познатите термометри от стъклена тръба, използвайки както алкохол, така и живак. Той също така измисли скалата на Фаренхайт, която определя температурата на замръзване и кипене на водата съответно 32 градуса и 212 градуса и все още се използва и до днес, особено в Съединените щати. По-голямата част от останалия свят използва скалата на Целзий, която определя стойности от 0 градуса за точката на замръзване на водата и 100 градуса за точката на кипене на средното морско ниво.

Всички измервателни скали, използвани в науката и инженерството, започват със стойност нула. Концепцията за нулева дължина, маса или време е сравнително лесна за разбиране; обаче, нулева температура, или абсолютна нула, където няма абсолютно никаква топлинна енергия, е малко по-трудно да се разбере. Това е така, защото такава температура никога не е била наблюдавана в природата или в лабораторията и обикновено се смята, че никога няма да бъде; учените обаче са станали доста близки.

Единицата за термодинамична температура е келвинът (К) и се определя според тройната точка на водата, която е равна на 0,01 градуса С или 32,01 градуса F. Тройната точка се определя като "конкретната температура и налягане, при които твърдото вещество, течни и газообразни фази на дадено вещество са в равновесие помежду си. " Той е избран като стандарт до голяма степен, тъй като може лесно да бъде възпроизведен в лаборатория, докато температурата на точката на замръзване на водата може да бъде повлияна от редица объркващи променливи. Националният институт за стандарти и технологии определя келвина като „фракцията 1 / 273.16 от термодинамичната температура на тройната точка на водата“. По-просто казано, на тройната точка на водата се присвоява стойност 273,16 K.

Повечето термометри съдържат течност или метал, които променят обема или формата си в зависимост от температурата си. Когато течността или металът достигне топлинно равновесие с измервания предмет или вещество, температурно-чувствителното свойство на материала в термометъра може да бъде използвано, за да се посочи неговата температура.

Например, някои видове термометри използват течност, обикновено алкохол или живак, която се разширява или свива с повишаване или намаляване на температурата. Това малко разширение се усилва чрез наличието на сравнително голям резервоар с течност в стъклена крушка, свързан с дълга и много тясна стъклена тръба. По този начин малка промяна в обема на течността в крушката може да доведе до голяма промяна в нивото на течността в епруветката, така че температурата да бъде определена чрез отчитане на височината на течността спрямо калибрирана скала.

Друг вид термометър се основава на термичното разширение на метала. Отново проблемът е как да се усили много малка промяна в размера, за да може да се чете в мащаб. Един от начините е да използвате бобина с много бримки, така че лека промяна в дължината се умножава по броя на бримките. Друг вид използва факта, че различните метали се разширяват с различна скорост при нагряване. Ленти от два различни метала с различни коефициенти на разширение могат да бъдат ламинирани заедно, така че сглобката да се извие, когато се нагрява. Това отклонение може да движи игла, която може да се чете в скала.

Друг метод за измерване на температурата разчита на промените в цвета на чувствителните към температурата органични материали. Те обикновено са полезни само за измерване на ограничени температурни диапазони, като например показване на треска или наблюдение на стайната температура. Друго устройство, наречено термистор, работи въз основа на промени в електрическото съпротивление на полупроводников материал поради неговата температура. Тези устройства могат да открият изключително малки температурни промени и се използват в болометри и за наблюдение на лабораторни експерименти. Въпреки това, никакво измерване не би било възможно, без да се разчита на принципа, описан в Закона на Зерот.

Допълнителни ресурси

  • Университетското училище в Аалто докладва за „световен рекорд при ниски температури“ на изследователския екип.
  • Изследователският център на Глена на НАСА обяснява „Термодинамично равновесие (Закон на Зерот)“.
  • Уебсайтът на HyperPhysics на държавния университет в Джорджия също обяснява „топлинното равновесие“.


Видео Добавка: .




Изследване


Военни Игри: Контролерите На Xbox 360 Ще Работят С Подводни Перископи
Военни Игри: Контролерите На Xbox 360 Ще Работят С Подводни Перископи

Роботизиран Ловец На Подводници На Американските Военни Завършва Първи Тестове В Морето
Роботизиран Ловец На Подводници На Американските Военни Завършва Първи Тестове В Морето

Наука Новини


Излъчвайки Енергията На Земята От Космоса
Излъчвайки Енергията На Земята От Космоса

Бебетата, Изложени На Езици, Могат Да Ги Запазят По-Късно В Живота
Бебетата, Изложени На Езици, Могат Да Ги Запазят По-Късно В Живота

Следи От Скандално Нацистко Клане, Открито В Германия
Следи От Скандално Нацистко Клане, Открито В Германия

Снежната Сова На Хари Потър: Не Само За Магьосници
Снежната Сова На Хари Потър: Не Само За Магьосници

Популярна Добавка Е Виновник В Itchy Rash
Популярна Добавка Е Виновник В Itchy Rash


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2020 BG.WordsSideKick.com