Zakoni termodinamike

The Termodinamika je Ogranak fizike za koji je zadužen utvrditi i izmjeriti pojave prijenosa energije, obuhvaćajući toplinske i mehaničke radove.

Energija

Jedna od najtemeljnijih manifestacija prirode je energija koja prati sve promjene i preobrazbe. Dakle, tako raznolike pojave kao što je pad kamena, kretanje biljarske kugle, izgaranje ugljena ili rast i reakcije složenih mehanizama živih bića, sve obuhvaćaju određenu apsorpciju, emisiju i preraspodjelu Energija.

Najčešći oblik u kojem se pojavljuje energija i prema kojem teže ostali su: Vruće. Pored njega se događa Mehanička energija u kretanju bilo kojeg mehanizma.

Električna energija kada struja zagrijava vodič ili je sposobna za mehanički ili kemijski rad. Zračna energija svojstvena vidljivoj svjetlosti i zračenju općenito; i na kraju kemijska energija pohranjena u svim tvarima, koja se otkriva kad izvrše transformaciju.

Koliko god na prvi pogled mogli pretpostaviti da su različiti i raznoliki, ali su usko povezani jedni s drugima i pod određenim uvjetima dolazi do konverzije s jednog na drugog.

Stvar je termodinamike proučavaju takve međusobne odnose koji se odvijaju u sustavima i njihovi zakoni koji su primjenjivi na sve prirodne pojave strogo se ispunjavaju jer Oni se temelje na ponašanju makroskopskih sustava, to jest s velikim brojem molekula umjesto mikroskopskih koji sadrže smanjeni broj oni.

Sustavima u kojima Zakoni termodinamike, zovu se Termodinamički sustavi.

Termodinamika ne uzima u obzir vrijeme transformacije. Tvoj interes usredotočuje se na početno i završno stanje sustava bez pokazivanja bilo kakve znatiželje o brzini kojom se takva promjena događa.

Energija datog sustava istodobno je kinetička, potencijalna ili oboje. The Kinetička energija to je zbog svog kretanjapa budi molekularne ili tijela u cjelini.

S druge strane, Potencijal je li ta vrsta energije koja sustav posjeduje na osnovu svog položaja, odnosno svojom strukturom ili konfiguracijom u odnosu na druga tijela.

Ukupni energetski sadržaj bilo kojeg sustava zbroj je prethodnih, i premda se njegova apsolutna vrijednost može izračunati uzimajući u obzir poznatu Einsteinovu relaciju E = mC², gdje je E energija, m masa, a C brzina svjetlosti, ta činjenica slabo koristi u uobičajenim termodinamičkim razmatranjima.

Razlog je taj što su uključene energije toliko velike da je svaka njihova promjena kao rezultat fizikalnih ili kemijskih procesa zanemariva.

Stoga su masovne promjene koje proizlaze iz tih transfera nevjerojatne, pa Termodinamika se radije nosi s onim energetskim razlikama koje su mjerljive a izraženi su u raznim sustavima jedinica.

Na primjer, jedinica cgs sustava mehaničke, električne ili toplinske energije je Erg. Taj međunarodni sustav jedinica je Joule ili srpanj; ono engleskog sustava je Kalorija.

The Termodinamikom upravljaju četiri zakona, temeljen na Zakonu nula.

Nulti zakon termodinamike

To je najjednostavnija i najosnovnija od četiri, a u osnovi je premisa koja kaže:

"Ako je tijelo A u toplinskoj ravnoteži s tijelom B, a tijelo C je u ravnoteži s B, tada su A i C u ravnoteži."

Prvi zakon termodinamike

Prvi zakon termodinamike uspostavlja očuvanje energije s pretpostavkom da kaže:

"Energija se ne stvara niti uništava, ona se samo transformira."

Ovaj zakon formuliran je tako što se kaže da će se za određenu količinu oblika energije koja nestane pojaviti drugi njezin oblik u količini jednakoj količini koja je nestala.

Smatra se odredištem određene količine toplina (Q) dodana u sustav. Iz ovog će se iznosa dobiti porast unutarnje energije (ΔE) a učinit će i izvjesno vanjski rad (W) kao posljedica spomenute apsorpcije topline.

Drži ga Prvi zakon:

ΔE + W = Q

Iako Prvi zakon termodinamike uspostavlja odnos između apsorbirane topline i rada izvodi sustav, ne ukazuje na bilo kakva ograničenja na izvoru ove topline ili u njegovom smjeru teći.

Prema Prvom zakonu, ništa ne sprječava da bez vanjske pomoći izvlačimo toplinu iz leda za zagrijavanje vode, temperatura prvog je niža od temperature drugog.

Ali poznato je da Protok topline ima jedini smjer od najviše do najniže temperature.

Drugi zakon termodinamike

Drugi zakon termodinamike odnosi se na nedosljednosti Prvog zakona i donosi sljedeću premisu:

"Toplina se ne pretvara u rad bez trajnih promjena u sustavima koji su uključeni ili u njihovoj blizini."

Entropija je fizikalna veličina koja definira Drugi zakon termodinamike, a ovisi o početnom i završnom stanju:

ΔS = S₂ - S₁

Entropiju cijelog postupka daje također:

ΔS = q_r/ T

Biti q_r toplina reverzibilnog izotermičkog procesa i T konstantna temperatura.

Treći zakon termodinamike

Ovaj se zakon bavi entropijom čistih kristalnih tvari na apsolutnoj nultoj temperaturi, a njegova je premisa:

"Entropija svih čistih kristalnih krutina mora se smatrati nulom na apsolutnoj nultoj temperaturi."

To vrijedi jer eksperimentalni dokazi i teorijski argumenti pokazuju da entropija prehlađenih otopina ili tekućina nije nula pri 0K.

Primjeri primjene termodinamike

Domaći hladnjaci

Tvornice leda

Motori s unutarnjim izgaranjem

Termalni spremnici za tople napitke

Šporeti pod tlakom

Kotlići

Željeznice na pogon ugljenom

Peći za topljenje metala

Ljudsko tijelo u potrazi za homeostazom

Odjeća koja se nosi zimi održava tijelo toplim