A termodinamika törvényei

Az Termodinamika a fizika ága, amelyért felelős az energiatranszfer jelenségek meghatározása és mérése, amely magában foglalja a hő- és mechanikai munkát.

Energia

A természet egyik legalapvetőbb megnyilvánulása a minden változást és átalakulást kísérő energia. Így olyan változatos jelenségek, mint egy kő zuhanása, egy biliárdlabda mozgása, a szén égése vagy a növekedés és az élőlények összetett mechanizmusainak reakciói, mindegyik magában foglalja az élőlények elnyelését, kibocsátását és újraelosztását. Energia.

A leggyakoribb forma, amelyben az energia megjelenik, és amely felé mások hajlanak, az Forró. Mellette fordul elő Mechanikus energia bármely mechanizmus mozgásában.

Elektromos energia, amikor az áram felmelegít egy vezetőt, vagy képes mechanikai vagy kémiai munkát végezni. A látható fényben és általában a sugárzásban rejlő sugárzó energia; és végül az összes anyagban tárolt Kémiai Energia, amely az átalakulás során derül ki.

Bármennyire is különbözőek és sokszínűek első pillantásra, mégis szorosan kapcsolódnak egymáshoz, és bizonyos feltételek mellett megtörténik az átalakulás egyikről a másikra.

Ez termodinamika kérdése a rendszerekben fellépő ilyen kölcsönhatások tanulmányozása, és azok törvényei, amelyek minden természeti jelenségre vonatkoznak, szigorúan teljesülnek, mivel Ezek a makroszkopikus rendszerek viselkedésén alapulnak, azaz nagyszámú molekulán, a mikroszkopikus molekulák helyett, amelyek csökkentett számú molekulát tartalmaznak. ők.

A Rendszerekhez, ahol a A termodinamika törvényei, felhívták őket Termodinamikai rendszerek.

Termodinamika nem veszi figyelembe az átalakulási időt. Az Ön érdeklődése a kezdeti és a végső állapotra összpontosít egy rendszert anélkül, hogy kíváncsiak lennének az ilyen változások bekövetkezésének sebességére.

Egy adott rendszer energiája egyszerre kinetikus, potenciális vagy mindkettő. Az Kinetikus energia ez mozgása miattlesz molekuláris vagy a test egészének.

Másrészről, Lehetséges az a fajta energia az egy rendszer a helyzetéből adódóan rendelkezik, vagyis más testekhez viszonyított szerkezete vagy konfigurációja alapján.

Bármely rendszer teljes energiatartalma az előzőek összege, és bár abszolút értéke kiszámítható a híres Einstein-reláció figyelembevételével E = mC², ahol E az energia, m a tömeg és C a fénysebesség, ennek a ténynek a szokásos termodinamikai megfontolásokban nincs haszna.

Ennek az az oka, hogy az érintett Energiák olyan nagyok, hogy bennük a fizikai vagy kémiai folyamatok eredményeként bekövetkező bármilyen változás elhanyagolható.

Így az ezekből adódó tömegváltozások felmérhetetlenek, ezért a A termodinamika előszeretettel foglalkozik olyan energiakülönbségekkel, amelyek mérhetők és különböző mértékegységrendszerekben fejeződnek ki.

Például a cgs mechanikai, elektromos vagy hőenergia rendszer egysége az Erg. A nemzetközi mértékegységrendszerben a Joule vagy július; hogy az angol rendszer a kalória.

Az A termodinamikát négy törvény szabályozza, a nulla törvény alapján.

A termodinamika nulla törvénye

Ez a legegyszerűbb és legalapvetőbb a négy közül, és alapvetően egy előfeltevés, amely azt mondja:

"Ha egy A test termikus egyensúlyban van egy B testtel, és C test egyensúlyban van B testtel, akkor A és C egyensúlyban vannak."

A termodinamika első törvénye

A termodinamika első törvénye megállapítja az energiamegmaradást azzal a feltevéssel, hogy ezt mondja:

"Az energia nem keletkezik és nem semmisül meg, csak átalakul."

Ezt a törvényt úgy fogalmazzák meg, hogy egy adott energiaforma eltűnt mennyiségénél megjelenik egy másik formája az eltűnt mennyiséggel megegyező mennyiségben.

Ez tekinthető a cél egy bizonyos mennyiségű hőt (Q) adunk a rendszerhez. Ez az összeg a belső energia növekedése (ΔE) és ez is hatással lesz bizonyos külső munka (W) az említett hőelnyelés következményeként.

Ezt az első törvény tartalmazza:

ΔE + W = Q

Bár a termodinamika első törvénye megállapítja az elnyelt hő és a munka közötti kapcsolatot rendszer által végrehajtott, nem jelez semmilyen korlátozást ennek a hőforrásnak vagy annak irányának folyam.

Az első törvény szerint semmi sem akadályozza meg, hogy külső segítség nélkül hőt vonjunk ki a jégből a víz felmelegítésére, az előbbi hőmérséklete alacsonyabb, mint az utóbbié.

De ez köztudott A hőáramlás egyetlen iránya a legmagasabbtól a legalacsonyabb hőmérsékletig terjed.

A termodinamika második főtétele

A termodinamika második főtétele foglalkozik az első törvény következetlenségeivel, és a következő előfeltevést hordozza:

"A hő nem alakul át munkává anélkül, hogy állandó változásokat idézne elő akár a benne lévő rendszerekben, akár a környezetükben."

Az entrópia az a fizikai mennyiség, amely meghatározza a termodinamika második főtételét, és függ a kezdeti és a végső állapottól:

ΔS = S₂ - S₁

Az egész folyamat entrópiáját a következők is megadják:

ΔS = q_r/ T

Mivel q_r a reverzibilis izoterm folyamat hője és T az állandó hőmérséklet.

A termodinamika harmadik törvénye

Ez a törvény a tiszta kristályos anyagok entrópiájával foglalkozik abszolút nulla hőmérsékleten, és előfeltétele:

"Az összes tiszta kristályos szilárd anyag entrópiáját abszolút nulla hőmérsékleten nullának kell tekinteni."

Ez azért igaz, mert a kísérleti bizonyítékok és elméleti érvek azt mutatják, hogy a túlhűtött oldatok vagy folyadékok entrópiája 0K-on nem nulla.

Példák a termodinamika alkalmazási területeire

Háztartási hűtők

Jéggyárak

Belső égésű motorok

Termikus tartályok forró italokhoz

Kukták

Vízforraló

Széntüzeléssel hajtott vasutak

Fémolvasztó kemencék

Az emberi test a homeosztázis keresésében

A télen viselt ruhák melegen tartják a testet