07. 3. Printzipioa. Hozketa-prozesuak.

07. 3. Printzipioa. Hozketa-prozesuak.

Aurkezpena.

Zein hotz izan daiteke hotzena? Tenperaturaren eskalak ba al du beheko mugarik, eta, hala bada, irits al gaitezke inoiz bertara? Galdera hauek Termodinamikaren azken printzipio handira garamatzate: Hirugarren Printzipiora. Nernst-en teoremak eta Planck-en enuntziatuak diote sistema baten entropia zerorantz doala tenperatura zero absoluturantz doanean, eta ondorio harrigarriak dakartzate: dilatazio-koefizienteak, bero-ahalmenak eta C_p - C_V diferentzia zerorantz doaz muga horretan, eta zero absolutua bera lorrezina da urrats-kopuru finitu batean.

Gai honetan, Hirugarren Printzipioaren enuntziatuak eta haien ondorio esperimentalak aztertuko ditugu, eta entropia absolutua nola kalkulatzen den ikasiko dugu, datu kalorimetrikoetatik abiatuta (Debyeren T^3 estrapolazioa eta fase-trantsizioen L/T gaiak barne). Ondoren, hotzerako bidaiaren teknologia landuko dugu: hozketa isentropikoaren erlazio orokorra, gasen hedapena, Joule-Thomson estrangulazioa (inbertsio-tenperatura eta Linderen makina) eta gatz paramagnetikoen desmagnetizazio adiabatikoa. Amaieran, ulertuko duzu zergatik den zero absolutua fisikaren helmuga iheskorra: gero eta hurbilago, baina inoiz ez bertan.


Apunteak

Liburua

Ariketak

Gaiaren Edukiak

  • Hozketa-prozesuak
    • Hozketa isentropikoaren erlazio orokorra: (\partial T/\partial X)_S = -(T/C_X)(\partial S/\partial X)_T.
    • Gasen hedapen isentropikoa eta Joule–Thomson estrangulazioa; inbertsio-tenperatura eta -kurba (Linde, Claude).
    • Gatz paramagnetikoen desmagnetizazio adiabatikoa (Curieren legea).
  • Nernsten teorema eta ondorioak
    • Nernsten eta Plancken enuntziatuak; \alpha, (\partial p/\partial T)_V, C_p, C_V, C_p - C_V \to 0.
  • Entropia absolutua
    • \int C_p/T\,dT integrala, Debyeren T^3 estrapolazioa, L/T gaiak; hondar-entropia.
  • Zero absolutuaren lorrezintasuna

Ikaskuntza-emaitzak

Gai hau arrakastaz amaitzean, honako gaitasunak lortuko dituzu:

  • Nernsten teorema eta Plancken enuntziatua azaltzea, eta haien ondorioak (α → 0, (∂p/∂T)_V → 0, C_p, C_V → 0, C_p − C_V → 0) Maxwellen erlazioetatik eratortzea; eredu bat (bero-ahalmena edo egoera-ekuazioa) Hirugarren Printzipioarekin bateragarria den ala ez erabakitzea.
  • Entropia absolutua kalkulatzea, bero-ahalmen kalorimetrikoetatik abiatuta: C_p/T integrala, Debyeren T³ estrapolazioa, fase-trantsizioen L/T gaiak, eta emaitza espektroskopikoarekin alderatzea (hondar-entropia).
  • Zero absolutuaren lorrezintasunaren printzipioa S–T diagraman azaltzea eta Nernsten teoremarekin duen baliokidetasuna arrazoitzea; hozketa isentropiko/isotermoko urrats-kopurua aztertzea.
  • Hozketa isentropikoaren erlazio orokorra, (∂T/∂X)_S = −(T/C_X)(∂S/∂X)_T, eratortzea eta gasen hedapenari eta gatz paramagnetikoen desmagnetizazio adiabatikoari (Curieren legea) aplikatzea.
  • Joule–Thomson estrangulazioa aztertzea: μ_JT van der Waalsen gasetik, inbertsio-tenperatura eta inbertsio-kurba, μ_s − μ_JT = v/c_p erlazioa, eta gasak likidotzeko baldintzak (Linde) arrazoitzea.

Sakontzeko Baliabideak

Oinarrizko Bibliografia

  • Zemansky, M. W., & Dittman, R. H. (1997). Heat and Thermodynamics. 7th ed. McGraw-Hill.
  • Callen, H. B. (1985). Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics. 2nd ed. John Wiley & Sons.

Simulazio Interaktiboak

Bideo Gomendatuak