A termodinamika törvényei

A Termodinamika a fizika ága, amely felelős meghatározni és mérni az energiaátadási jelenségeket, amely magában foglalja a hő- és mechanikai munkát.

Energia

A természet egyik legalapvetőbb megnyilvánulása az az energia, amely minden változást és átalakulást kísér. Így olyan változatos jelenségek, mint egy kő esése, biliárdgolyó mozgása, szénégetés vagy és az élőlények bonyolult mechanizmusainak reakciói valamennyien magukban foglalják a Energia.

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

Elektromos energia, ha az áram felmelegíti a vezetőt, vagy mechanikai vagy kémiai munkát képes elvégezni. A látható fénynek és általában a sugárzásnak rejlő sugárzó energia; végül az összes anyagban tárolt kémiai energia, amely akkor jelenik meg, amikor átalakulást hajtanak végre.

Bármennyire különbözőek és sokszínűek, mint első pillantásra feltételezhetők, szorosan kapcsolódnak egymáshoz, és bizonyos körülmények között megtérés zajlik egyikről a másikra.

Ez a termodinamika kérdése tanulmányozza a rendszerekben lejátszódó ilyen összefüggéseket, és törvényeik, amelyek minden természeti jelenségre alkalmazhatók, szigorúan teljesülnek, mivel Ezek a makroszkopikus rendszerek viselkedésén alapulnak, vagyis nagyszámú molekulával, nem pedig olyan mikroszkópos molekulákkal, amelyek csökkentett számú ők.

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

Termodinamika nem veszi figyelembe az átalakulás idejét. Érdeklődése a kezdeti és a végső állapotra összpontosít anélkül, hogy bármilyen kíváncsiságot mutatna az ilyen változás sebességével kapcsolatban.

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

Másrészről, Lehetséges az a fajta energia, ami egy rendszer helyzeténél fogva rendelkezikazaz más testekhez viszonyított felépítése vagy konfigurációja alapján.

Bármely rendszer teljes energiatartalma az előzőek összege, és bár abszolút értéke kiszámítható az E = mC híres Einstein-reláció figyelembevételével², ahol E energia, m tömeg és C a fény sebessége, ez a tény a szokásos termodinamikai szempontok szerint kevéssé használható.

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

Így az ezen transzferekből adódó tömegváltozások megfékezhetetlenek, így a A termodinamika előszeretettel foglalkozik olyan mérhető energia-különbségekkel és különféle egységrendszerekben fejeződnek ki.

Például a cgs mechanikai, elektromos vagy hőenergia-rendszer egysége az Erg. A mértékegységek nemzetközi rendszere a Joule vagy a július; az angol rendszeré a Kalória.

A 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 az A test a B testtel a hőegyensúlyban van, és a C test a B-vel egyensúlyban van, akkor A és C az egyensúlyban van."

A termodinamika első törvénye

A termodinamika első törvénye megalapozza az energiatakarékosságot azzal a feltevéssel, hogy azt mondja:

"Az energia nem jön létre és nem semmisül meg, csak átalakul."

Ezt a törvényt úgy fogalmazzák meg, hogy egy eltűnő energiaforma adott mennyiségének egy másik formája az eltűnt mennyiséggel megegyező mennyiségben jelenik meg.

Bizonyos mennyiségű úticélnak tekintik hő (Q) hozzáadva a rendszerhez. Ez az összeg a a belső energia növekedése (ΔE) és ez bizonyos hatással is lesz külső munka (W) az említett hőelnyelés következményeként.

Az első törvény rendelkezik:

ΔE + W = Q

Bár a termodinamika első törvénye létrehozza az elnyelt hő és a munka kapcsolatát amelyet egy rendszer végez, nem jelez semmilyen korlátozást ennek a hőnek a forrására vagy annak irányában folyam.

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

De ez ismert A hő áramlásának egyetlen iránya van a legmagasabbtól a legalacsonyabb hőmérsékletig.

A termodinamika második törvénye

A termodinamika második törvénye foglalkozik az első törvény következetlenségeivel, és a következő előfeltevést tartalmazza:

"A hő nem alakul át munkává anélkül, hogy állandó változásokat idézne elő a beépített rendszerekben vagy azok közelében."

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

ΔS = S₂ - S₁

Az egész folyamat entrópiáját a következők is adják:

ΔS = q_r/ T

Q-nak lenni_r a reverzibilis izotermikus 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 nullának kell tekinteni az abszolút nulla hőmérsékleten."

Ez azért érvényes, mert a kísérleti bizonyítékok és az elméleti érvek azt mutatják, hogy a túlhűtött oldatok vagy folyadékok entrópiája 0 n-nél nem nulla.

Példák a termodinamika alkalmazására

Háztartási hűtőszekrények

Jéggyárak

Belső égésű motorok

Hőtartályok forró italokhoz

Kukták

Vízforralók

Szénégetéssel működő vasutak

Fémolvasztó kemencék

Az emberi test a homeosztázis keresésében

A télen viselt ruhák melegen tartják a testet