Στον κόσμο της φυσικής υπάρχει ένας κλάδος που είναι υπεύθυνος για τη μελέτη των μετασχηματισμών που παράγονται από τη θερμότητα και την εργασία σε ένα σύστημα. Είναι για το θερμοδυναμική. Είναι ένας κλάδος της φυσικής που είναι υπεύθυνος για τη μελέτη όλων των μετασχηματισμών που είναι αποτέλεσμα διαδικασιών που περιλαμβάνουν αλλαγές στις μεταβλητές κατάστασης τόσο της θερμοκρασίας όσο και της ενέργειας σε μακροσκοπικό επίπεδο. Για να εμβαθύνετε σε αυτό το θέμα, μπορείτε να συμβουλευτείτε το αρχές της θερμοδυναμικής και επίσης το συστήματα μονάδων θερμοκρασίας.
Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τη θερμοδυναμική και τις αρχές της θερμοδυναμικής.
Κύρια χαρακτηριστικά
Αν κάνουμε μια ανάλυση της κλασικής θερμοδυναμικής βλέπουμε ότι βασίζεται στην έννοια του μακροσκοπικού συστήματος. Αυτό το σύστημα δεν είναι τίποτα περισσότερο από ένα τμήμα φυσικής ή εννοιολογικής μάζας που διαχωρίζεται από το εξωτερικό περιβάλλον. Για την καλύτερη μελέτη των θερμοδυναμικών συστημάτων, θεωρείται πάντοτε ότι είναι μια φυσική μάζα που δεν διαταράσσεται από την ανταλλαγή ενέργειας με το εξωτερικό οικοσύστημα.
Η κατάσταση ενός μακροσκοπικού συστήματος τι είναι υπό συνθήκες ισορροπίας καθορίζεται από ποσότητες που ονομάζονται θερμοδυναμικές μεταβλητές. Γνωρίζουμε όλες αυτές τις μεταβλητές και είναι η θερμοκρασία, η πίεση, ο όγκος και η χημική σύσταση. Όλες αυτές οι μεταβλητές είναι που καθορίζουν τα συστήματα και την ισορροπία τους. Οι κύριες σημειώσεις στη χημική θερμοδυναμική έχουν καθιερωθεί χάρη στην εφαρμοσμένη διεθνή ένωση. Με αυτές τις μονάδες μπορείτε να εργαστείτε και να εξηγήσετε καλύτερα τον νόμο της θερμοδυναμικής. Επιπλέον, η μελέτη του η εντροπία Είναι επίσης απαραίτητο σε αυτόν τον τομέα.
Ωστόσο, υπάρχει ένας κλάδος θερμοδυναμικής που δεν μελετά την ισορροπία, αλλά είναι υπεύθυνος για την ανάλυση θερμοδυναμικών διεργασιών που χαρακτηρίζονται κυρίως από δεν έχουν την ικανότητα να επιτυγχάνουν σταθερές συνθήκες ισορροπίας. Αυτό σχετίζεται με τη σημασία της κατανόησης της συμπεριφοράς του θερμοδυναμικοί κύκλοι σε αυτές τις διαδικασίες.
Νόμοι
Οι αρχές καταγγέλθηκαν κατά τον 19ο αιώνα και είναι τι Είναι υπεύθυνοι για τη ρύθμιση όλων των μετασχηματισμών και της προόδου τους. Αναλύουν επίσης ποια είναι τα πραγματικά όρια για να έχουν μια αληθινή σύλληψη. Είναι αξιώματα που δεν μπορούν να αποδειχθούν αλλά είναι αναπόδεικτα με βάση την εμπειρία. Κάθε θεωρία της θερμοδυναμικής βασίζεται σε αυτές τις αρχές. Μπορούμε να διακρίνουμε 3 βασικές αρχές συν την αρχή του μηδέν, που είναι αυτή που ορίζει τη θερμοκρασία και είναι σιωπηρή στις άλλες 3 αρχές.
Μηδενικός νόμος
Θα περιγράψουμε αυτόν τον μηδενικό νόμο, ο οποίος είναι ο πρώτος που είναι υπεύθυνος για την περιγραφή της θερμοκρασίας που υπονοείται στις υπόλοιπες αρχές. Όταν δύο συστήματα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και βρίσκονται σε θερμική ισορροπία, μοιράζονται μερικές από τις ιδιότητες. Αυτές οι ιδιότητες που μοιράζονται μεταξύ τους μπορούν να μετρηθούν και να τους δοθεί μια αριθμητική τιμή. Ως αποτέλεσμα, εάν τα δύο συστήματα βρίσκονται σε ισορροπία με ένα τρίτο, θα είναι σε ισορροπία μεταξύ τους και η ιδιότητα που μοιράζεται είναι η θερμοκρασία.
Επομένως, αυτή η μηδενική αρχή απλώς δηλώνει ότι εάν ένα σώμα Α ήταν σε ισορροπία με ένα σώμα Β και αυτό το σώμα Β βρίσκεται σε θερμική ισορροπία με ένα σώμα Γ, τότε τα σώματα Α και Γ θα βρίσκονται επίσης σε ισορροπία θερμικός. Αυτή η αρχή βοηθά στην κατανόηση της ανταλλαγής θερμότητας μεταξύ των σωμάτων σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Για όσους επιθυμούν να κατανοήσουν καλύτερα αυτούς τους νόμους, συνιστώ να επισκεφτούν τη σελίδα του κλάδους της φυσικής.
Πρώτος Νόμος Θερμοδυναμικής
Όταν ένα σώμα έρχεται σε επαφή με ένα σώμα που είναι ψυχρότερο, λαμβάνει χώρα ένας μετασχηματισμός που οδηγεί σε κατάσταση ισορροπίας. Αυτή η κατάσταση ισορροπίας βασίζεται στο ότι η θερμοκρασία των δύο σωμάτων είναι ίση, αφού πραγματοποιείται μεταφορά ενέργειας μεταξύ του θερμού και του ψυχρού σώματος. Για να εξηγήσουν αυτό το φαινόμενο, οι επιστήμονες υπέθεσαν ότι μια καυτή ουσία που υπάρχει σε μεγαλύτερες ποσότητες περνούσε στο ψυχρότερο σώμα. Θεωρήθηκε ένα υγρό που θα μπορούσε να κινηθεί μέσα από τη ζύμη για να ανταλλάξει θερμότητα.
Αυτή η αρχή είναι υπεύθυνη για την αναγνώριση της θερμότητας ως μορφής ενέργειας. Δεν είναι υλική ουσία. Με αυτόν τον τρόπο, ήταν δυνατό να αποδειχθεί ότι η θερμότητα, η οποία μετριέται σε θερμίδες, και η εργασία, η οποία μετράται σε τζάουλ, είναι ισοδύναμες. Επομένως, το γνωρίζουμε σήμερα 1 θερμίδα είναι περίπου 4,186 joules.
Μπορούμε να πούμε ότι ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής είναι μια αρχή διατήρησης της ενέργειας. Μια ποσότητα ενέργειας σε μια θερμική μηχανή μετατρέπεται σε εργασία και δεν υπάρχει μηχανή που να μπορεί να παράγει το εν λόγω έργο χωρίς να καταναλώνει ενέργεια. Μπορούμε να καθιερώσουμε αυτή την πρώτη αρχή ως εξής: η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ενός κλειστού θερμοδυναμικού συστήματος είναι ίση με τη διαφορά που υπάρχει μεταξύ της θερμότητας που παρέχεται στο σύστημα και της εργασίας που γίνεται από το εν λόγω σύστημα στο περιβάλλον.
Δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής
Αυτή η αρχή καθιερώνει ότι είναι αδύνατο να δημιουργηθεί μια κυκλική μηχανή που έχει ως μοναδικό αποτέλεσμα τη μεταφορά θερμότητας από ένα ψυχρό σώμα σε ένα θερμό σώμα. Μπορούμε να πούμε ότι είναι αδύνατο να πραγματοποιηθεί ένας μετασχηματισμός του οποίου το αποτέλεσμα θα είναι μόνο αυτή της μετατροπής της θερμότητας που έχουμε εξαγάγει από μία πηγή σε μηχανική εργασία.
Αυτή η αρχή είναι υπεύθυνη για την άρνηση της πιθανότητας ύπαρξης της γνωστής αέναης κίνησης του δεύτερου είδους. Γνωρίζουμε ότι η εντροπία ενός συστήματος παραμένει απομονωμένη χωρίς αλλαγή όταν λαμβάνει χώρα ένας αναστρέψιμος μετασχηματισμός. Γνωρίζουμε επίσης ότι αυξάνεται όταν λαμβάνει χώρα ένας μη αναστρέψιμος μετασχηματισμός.
Τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής
Αυτή η τελευταία αρχή συνδέεται στενά με τη δεύτερη και θεωρείται συνέπεια της. Αυτή η αρχή δηλώνει ότι το απόλυτο μηδέν δεν μπορεί να επιτευχθεί με έναν πεπερασμένο αριθμό μετασχηματισμών χρώματος. Γνωρίζουμε ότι το απόλυτο μηδέν δεν είναι τίποτα άλλο από την ελάχιστη θερμοκρασία που μπορεί να επιτευχθεί. Σε μονάδες Γνωρίζουμε ότι το Kelvin είναι 0, αλλά σε βαθμούς Κελσίου έχει τιμή -273.15 μοίρες.
Καθορίζει επίσης ότι η εντροπία για ένα στερεό που είναι απόλυτα κρυσταλλικό που βρίσκεται σε θερμοκρασία 0 kelvin είναι ίση με 0. Αυτό σημαίνει ότι δεν θα υπήρχε εντροπία, επομένως το σύστημα θα ήταν εντελώς σταθερό. Η ενέργεια απελευθέρωσης, μεταφοράς και περιστροφής των σωματιδίων που το συνθέτουν δεν θα ήταν τίποτα σε θερμοκρασία 0 kelvin.
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τη θερμοδυναμική και τις βασικές αρχές.