Leggi della Termodinamica

Il Termodinamica è la branca della fisica che si occupa di determinare e misurare i fenomeni di trasferimento di energia, che comprende calore e lavoro meccanico.

Energia

Una delle manifestazioni fondamentali della natura è l'energia che accompagna tutti i cambiamenti e le trasformazioni. Così, fenomeni così diversi come la caduta di un sasso, il movimento di una palla da biliardo, la combustione del carbone o la crescita di e reazioni dei complessi meccanismi degli esseri viventi, tutti comprendono un certo assorbimento, emissione e ridistribuzione del of Energia.

La forma più comune in cui appare l'Energia e verso la quale le altre tendono, è il Caldo. Accanto a lui si verifica Energia meccanica nel movimento di qualsiasi meccanismo.

Energia elettrica quando una corrente riscalda un conduttore o è in grado di eseguire lavori meccanici o chimici. Energia radiante inerente alla luce visibile e alla radiazione in genere; e infine l'Energia Chimica immagazzinata in tutte le sostanze, che si rivela quando esse effettuano una trasformazione.

Per quanto diversi e diversi possano sembrare a prima vista, tuttavia sono intimamente legati l'uno all'altro e, a determinate condizioni, avviene una conversione dall'uno all'altro. È una questione di termodinamica studiare tali interrelazioni che hanno luogo nei sistemi, e le loro leggi, che sono applicabili a tutti i fenomeni naturali, sono rigorosamente soddisfatte poiché Si basano sul comportamento di sistemi macroscopici, cioè con un gran numero di molecole anziché microscopiche che comprendono un numero ridotto di essi.

Ai sistemi in cui il Leggi della Termodinamica, sono chiamati Sistemi Termodinamici.

Termodinamica non considera il tempo di trasformazione. Il tuo interesse si concentra sugli stati iniziale e finale di un Sistema senza mostrare alcuna curiosità sulla velocità con cui tale cambiamento avviene.

L'energia di un dato sistema è cinetica, potenziale o entrambi allo stesso tempo. Il Energia cinetica è a causa del suo movimentobene essere molecolare o del corpo nel suo insieme.

D'altro canto, Potenziale è quel tipo di energia che un sistema possiede in virtù della sua posizione, cioè dalla sua struttura o configurazione rispetto ad altri corpi.

Il contenuto energetico totale di qualsiasi sistema è la somma dei precedenti, e sebbene il suo valore assoluto possa essere calcolato tenendo conto della famosa relazione di Einstein E = mC², dove E è Energia, m è massa e C è la velocità della Luce, questo fatto è di scarsa utilità nelle normali considerazioni termodinamiche.

Il motivo è che le Energie coinvolte sono così grandi che qualsiasi cambiamento in esse dovuto a processi fisici o chimici è trascurabile.

Quindi i cambiamenti di massa risultanti da quei trasferimenti sono imponderabili, per cui la La termodinamica preferisce occuparsi di tali differenze di energia misurabili e sono espressi in vari sistemi di unità.

Ad esempio, l'unità del sistema cgs di energia meccanica, elettrica o termica è l'Erg. Quello del Sistema Internazionale di Unità è il Joule o Luglio; quella del Sistema Inglese è la Caloria.

Il La termodinamica è governata da quattro leggi, in base alla Legge Zero.

Legge zero della termodinamica

È il più semplice e fondamentale dei quattro, ed è fondamentalmente una premessa che dice:

"Se un corpo A è in equilibrio termico con un corpo B e il corpo C è in equilibrio con B, allora A e C sono in equilibrio".

Prima Legge della Termodinamica

La prima legge della termodinamica stabilisce la conservazione dell'energia con la premessa che dice:

"L'energia non si crea né si distrugge, si trasforma solo."

Questa legge è formulata dicendo che per una data quantità di una forma di Energia che scompare, un'altra forma di essa apparirà in quantità pari alla quantità che è scomparsa.

Si considera la destinazione di una certa quantità di calore (Q) aggiunto al sistema. Tale importo darà luogo a a aumento dell'energia interna (ΔE) e avrà anche effetto su certi lavoro esterno (W) in conseguenza di detto assorbimento di calore.

È tenuto dalla Prima Legge:

E + W = Q

Sebbene la Prima Legge della Termodinamica stabilisca la relazione tra calore assorbito e lavoro eseguita da un sistema, non indica alcuna restrizione sulla Fonte di questo calore o nella direzione del suo flusso.

Secondo la Prima Legge, nulla impedisce che senza l'aiuto esterno si estragga calore dal ghiaccio per riscaldare l'acqua, la temperatura del primo essendo inferiore a quella del secondo.

Ma è noto che Il flusso di calore ha l'unica direzione dalla temperatura più alta a quella più bassa.

Seconda Legge della Termodinamica

La Seconda Legge della Termodinamica affronta le incongruenze della Prima Legge e porta la seguente premessa:

"Il calore non si trasforma in Lavoro senza produrre cambiamenti permanenti né negli impianti inclusi né nelle loro vicinanze."

L'entropia è la quantità fisica che definisce la seconda legge della termodinamica e dipende dagli stati iniziale e finale:

S = S₂ - S₁

L'entropia dell'intero processo è data anche da:

S = q_r/ T

essere q_r il calore di un processo isotermico reversibile e T la Temperatura Costante.

Terza Legge della Termodinamica

Questa Legge si occupa dell'Entropia delle Sostanze Cristaline pure a Temperatura Zero Assoluto, e la sua premessa è:

"L'entropia di tutti i solidi cristallini puri deve essere considerata zero alla temperatura dello zero assoluto."

Quanto sopra è valido perché prove sperimentali e argomenti teorici mostrano che l'entropia di soluzioni o liquidi superraffreddati non è zero a 0K.

Esempi di applicazioni della termodinamica

Frigoriferi domestici

Fabbriche di ghiaccio

Motori a combustione interna

Contenitori termici per bevande calde

Pentole a pressione

bollitori

Ferrovie alimentate a carbone

Forni fusori per metalli

Il corpo umano alla ricerca dell'omeostasi

I vestiti indossati in inverno mantengono il corpo caldo