6.2  Základy termodynamiky

6.2.1  Nultý zákon termodynamiky

6.2.2  První zákon termodynamiky

6.2.3  Druhý zákon termodynamiky

6.2.4  Třetí zákon termodynamiky

 Termodynamika je obor, který se zabývá popisem stability a dějů v systémech.

6.2.1  Nultý zákon termodynamiky

Systémy v termické rovnováze mají stejnou teplotu. Nultý zákon nám zavádí teplotu jako termodynamickou veličinu.

6.2.2  První zákon termodynamiky

Vnitřní energie (E) izolovaného systému je konstantní. Změna vnitřní energie dE je součtem tepla, které bylo dodáno do systému (dQ) a práce, která byla na systému vykonána (dW).
Změnu vnitřní energie můžeme zapsat jako dE = dQ – dW.

Veličina dW je vlastně objemovou prací – změna objemu (dV) systému za konstantního tlaku (P). Změna objemové práce se vyjádří jako dW = PdV, takže změnu vnitřní energie můžeme zapsat jako dE = dQ – PdV.
Na příkladu to znamená, že dodáme-li krystalu energii ve formě tepla, vzroste jeho vnitřní energie o tolik, kolik se nespotřebuje na práci spojenou s růstem jeho objemu (expanzí).

6.2.3  Druhý zákon termodynamiky

Druhý zákon je postaven na definici entropie, která je extenzivní funkcí definující stav systému. Zjednodušeně řečeno, entropie definuje neuspořádanost sytému. Celková změna entropie v uzavřeném systému je součtem změny entropie uvnitř systému a entropie, která je do systému přenesena z jeho okolí. Entropie přenášená do systému se definuje jako dS = dQ/T, kde dQ je dodané teplo a T je teplota. Je zřejmé, že změna entropie systému při konstantní hodnotě tepla je větší při nižší teplotě.

Pro reversibilní procesy a rovnovážné stavy platí, že změna entropie je nulová dS = 0. Pro spontánní proces v systému pak platí dS > 0. Můžeme říci, že entropie se nikdy samovolně nezmenšuje.

6.2.4  Třetí zákon termodynamiky

Jestliže se teplota ideálního krystalu blíží absolutní nule, blíží se nule i jeho entropie.

Zpět na hlavní stránku