Lov om termodynamik

Det Termodynamik er den gren af ​​fysik, der har ansvaret for bestemme og måle energioverførselsfænomener, der omfatter varme og mekanisk arbejde.

Energi

En af de mest fundamentale manifestationer af naturen er den energi, der ledsager alle ændringer og transformationer. Fænomener så forskellige som faldet af en sten, bevægelse af en billardkugle, afbrænding af kul eller vækst af og reaktioner fra de komplekse mekanismer hos levende væsener, alt sammen omfatter en vis absorption, emission og omfordeling af Energi.

Den mest almindelige form, hvori energien vises, og som de andre har tendens til, er Hed. Ved siden af ​​ham opstår Mekanisk energi i bevægelse af enhver mekanisme.

Elektrisk strøm, når en strøm varmer en leder eller er i stand til at udføre mekanisk eller kemisk arbejde. Strålende energi, der er forbundet med synligt lys og stråling generelt; og endelig den kemiske energi lagret i alle stoffer, hvilket afsløres, når de udfører en transformation.

Så forskelligt og forskelligt som ved første øjekast kan de antages, alligevel er de tæt knyttet til hinanden, og under visse betingelser finder en konvertering sted fra den ene til den anden.

Det er et spørgsmål om termodynamik studere sådanne indbyrdes forhold, der finder sted i systemer, og deres love, der finder anvendelse på alle naturlige fænomener, er strengt opfyldt siden De er baseret på opførsel af makroskopiske systemer, dvs. med et stort antal molekyler i stedet for mikroskopiske, der omfatter et reduceret antal de.

Til de systemer, hvor Lov om termodynamik, de kaldes Termodynamiske systemer.

Termodynamik overvejer ikke transformationstiden. Din interesse fokuserer på de oprindelige og endelige stater i et system uden at vise nogen nysgerrighed med hensyn til den hastighed, hvormed en sådan ændring finder sted.

Energien i et givet system er kinetisk, potentielt eller begge dele på samme tid. Det Kinetisk energi det er på grund af dets bevægelsegodt være molekylær eller af kroppen som helhed.

På den anden side, Potentiel er den slags energi det et system besidder i kraft af dets position, det vil sige ved dets struktur eller konfiguration i forhold til andre kroppe.

Det samlede energiindhold i ethvert system er summen af ​​de foregående, og skønt dets absolutte værdi kan beregnes under hensyntagen til det berømte Einstein-forhold E = mC², hvor E er energi, m er masse, og C er lysets hastighed, er denne kendsgerning ikke til nogen nytte i almindelige termodynamiske overvejelser.

Årsagen er, at de involverede energier er så store, at enhver ændring i dem som følge af fysiske eller kemiske processer er ubetydelig.

Således er masseforandringerne som følge af disse overførsler ufattelige, så Termodynamik foretrækker at håndtere sådanne energiforskelle, der er målbare og udtrykkes i forskellige enhedssystemer.

For eksempel er enheden i cgs System of Mechanical, Electrical eller Thermal Energy Erg. Det internationale systems enhed er Joule eller Juli; det for det engelske system er kalorien.

Det Termodynamik er underlagt fire love, baseret på nul loven.

Nul lov om termodynamik

Det er den enkleste og mest fundamentale af de fire, og det er dybest set en forudsætning, der siger:

"Hvis et legeme A er i termisk ligevægt med et legeme B, og legeme C er i ligevægt med B, så er A og C i ligevægt."

Første lov om termodynamik

Den første lov om termodynamik etablerer bevarelse af energi med den forudsætning, at den siger:

"Energi er hverken skabt eller ødelagt, den transformerer kun."

Denne lov er formuleret ved at sige, at for en given mængde af en form for energi, der forsvinder, vil en anden form for den vises i et beløb svarende til den mængde, der er forsvundet.

Det betragtes som destinationen for en vis mængde varme (Q) tilføjet til systemet. Dette beløb vil give anledning til et stigning i intern energi (ΔE) og det vil også virke sikkert eksternt arbejde (W) som en konsekvens af nævnte varmeabsorption.

Det er indeholdt i den første lov:

ΔE + W = Q

Selvom den første lov om termodynamik etablerer forholdet mellem absorberet varme og arbejde udført af et system, angiver ikke nogen begrænsning på kilden til denne varme eller i retning af dens flyde.

Ifølge den første lov forhindrer intet, at vi uden ekstern hjælp udvinder varme fra isen til opvarmning af vandet, hvor temperaturen på den førstnævnte er lavere end den anden.

Men det er kendt Varmestrømmen har den eneste retning fra den højeste til den laveste temperatur.

Anden lov om termodynamik

Den anden lov om termodynamik adresserer inkonsekvenserne i den første lov og har følgende forudsætning:

"Varme omdannes ikke til arbejde uden at producere permanente ændringer hverken i de inkluderede systemer eller i deres nærhed."

Entropi er den fysiske størrelse, der definerer termodynamikens anden lov, og det afhænger af de indledende og endelige tilstande:

AS = S₂ - S₁

Entropien af ​​hele processen gives også af:

ΔS = q_r/ T

At være q_r varmen fra en reversibel isoterm proces og T den konstante temperatur.

Tredje lov om termodynamik

Denne lov behandler entropien af ​​rene krystallinske stoffer ved absolut nul temperatur, og dens forudsætning er:

"Entropien af ​​alle rene krystallinske faste stoffer skal betragtes som nul ved absolut nul temperatur."

Dette er gyldigt, fordi eksperimentelle beviser og teoretiske argumenter viser, at entropien af ​​superkølede opløsninger eller væsker ikke er nul ved 0K.

Eksempler på anvendelser af termodynamik

Husholdningskøleskabe

Isfabrikker

Forbrændingsmotorer

Termiske beholdere til varme drikke

Trykkogere

Kedler

Jernbaner drevet af kulforbrænding

Smelteovne i metal

Menneskekroppen på jagt efter homeostase

Tøj, der bæres om vinteren, holder kroppen varm