Zakoni termodinamike
Zakoni termodinamike su skup od četiri osnovna zakona u termodinamici koji direktno slede iz postulata termodinamike.
Osnovni termodinamički zakoni su teorijska osnova termodinamike. Postoje četiri opšta zakona termodinamike čija važnost ne zavisi od vrsta termodinamičkih sistema i njihovih interakcija, već samo od protoka materije i energije.
Nulti zakon termodinamike tvrdi da je termodinamička ravnoteža relacija ekvivalencije.
- Ako su dva termodinamička sistema u ravnoteži sa trećim, onda su u ravnoteži i među sobom.
Nulti zakon se dobija iz nultog postulata termodinamike:
- Postoje određena stanja jednostavnog termodinamičkog sistema (koja se nazivaju termodinamički ravnotežna stanja) u kojima je on potpuno određen unutrašnjom energijom (U), zapreminom (V) i brojem čestica svake od komponenti koje čine taj sistem (N1,N2, ... N3).
Prvi zakon termodinamike se odnosi na održanje energije.
- Promena unutrašnje energije zatvorenog termodinamičkog sistema jednaka je zbiru toplotne energije dodate sistemu i termodinamičkog rada primenjenog na sistem.
Prvi zakon termodinamike sledi iz prvog postulata termodinamike:
- Postoji funkcija (koja se naziva entropija) ekstenzivnih parametara bilo kog kompozitnog sistema (sistema koji se sastoji od jedne ili više komponenti) koja je definisana za sva termodinamički ravnotežna stanja i za koju će pretpostavljeni parametari koji opisuju sistem, u odsustvu unutrašnjih ograničenja imati one vrednosti koje će maksimizovati ovu funkciju na mnogostrukosti ograničenoj ravnotežnim stanjima.
Drugi zakon termodinamike vezan je za definiciju entropije.
- Ukupna entropija izolovanog termodinamičkog sistema se uvećava do svoje maksimalne vrednosti.
Drugi zakon se dobija iz drugog postulata termodinamike u kojem se definiše funkcija entropija:
- Entropija je neprekidna, diferencijabilna i monotono rastuća funkcija energije. Entropija kompozitnog sistema je aditivna funkcija njegovih podsistema.
Treći zakon termodinamike govori o nemogućnosti dostizanja apsolutne nule temperature.
- Kada se sistem asimptotski približava temperaturnoj apsolutnoj nuli entropija teži svojoj minimalnoj vrednosti (nuli).
Treći zakon termodinamike je posledica trećeg postulata:
- Na nultoj temperaturi (temperatura se definiše kao parcijalni izvod unutrašnje energije po entropiji, gde su svi ostali ekstenzivni parametri fiksirani) entropija je nula.