Termodinamikas likumi

The Termodinamika ir fizikas nozare, par kuru atbild noteikt un izmērīt enerģijas pārneses parādības, kas ietver siltuma un mehānisko darbu.

Enerģija

Viena no būtiskākajām dabas izpausmēm ir enerģija, kas pavada visas izmaiņas un pārvērtības. Tādējādi tik dažādas parādības kā akmens krišana, biljarda bumbas kustība, ogļu dedzināšana vai Dzīvo būtņu sarežģīto mehānismu reakcijas un reakcijas ietver zināmu ZS absorbciju, emisiju un pārdali Enerģija.

Visizplatītākā forma, kādā parādās Enerģija un uz kuru tiecas citi, ir Karsts. Blakus viņam notiek Mehāniskā enerģija jebkura mehānisma kustībā.

Elektroenerģija, kad strāva sasilda vadītāju vai spēj veikt mehāniskus vai ķīmiskus darbus. Starojuma enerģija, kas raksturīga redzamajai gaismai un starojumam kopumā; un visbeidzot visās vielās uzkrāto ķīmisko enerģiju, kas atklājas, kad tās veic transformāciju.

Lai cik atšķirīgi un dažādi būtu no pirmā acu uzmetiena, tomēr tie ir cieši saistīti viens ar otru, un noteiktos apstākļos notiek pārveidošanās no viena uz otru.

Tas ir termodinamikas jautājums pētīt šādas savstarpējās attiecības, kas notiek sistēmās, un to likumi, kas piemērojami visām dabas parādībām, tiek stingri izpildīti, jo Tie ir balstīti uz makroskopisko sistēmu uzvedību, tas ir, ar lielu skaitu molekulu, nevis mikroskopiskām, kas satur samazinātu skaitu viņi.

Uz sistēmām, kur Termodinamikas likumi, tos sauc Termodinamiskās sistēmas.

Termodinamika neņem vērā transformācijas laiku. Jūsu interese koncentrējas uz Sākuma un Galīgo stāvokli neuzrādot interesi par ātrumu, ar kādu notiek šādas izmaiņas.

Dotās sistēmas enerģija ir kinētiska, potenciāla vai abas vienlaikus. The Kinētiskā enerģija tas ir tā kustības dēļnu esi molekulāra vai ķermeņa kopumā.

No otras puses, Potenciāls ir tāda veida enerģija sistēmai piemīt sava pozīcija, tas ir, pēc struktūras vai konfigurācijas attiecībā pret citām struktūrām.

Jebkuras sistēmas kopējais enerģijas saturs ir iepriekšējo summu summa, un, lai arī tās absolūto vērtību var aprēķināt, ņemot vērā slaveno Einšteina attiecību E = mC², kur E ir enerģija, m ir masa un C ir gaismas ātrums, parastos termodinamiskos apsvērumos šis fakts ir maz noderīgs.

Iemesls ir tāds, ka iesaistītās enerģijas ir tik lielas, ka jebkādas izmaiņas tajās fizisku vai ķīmisku procesu rezultātā ir nenozīmīgas.

Tādējādi masu izmaiņas, kas rodas šo pārnesumu dēļ, ir neuzticamas, tāpēc Termodinamika dod priekšroku šādām izmērāmām enerģijas atšķirībām un tiek izteikti dažādās vienību sistēmās.

Piemēram, mehāniskās, elektriskās vai siltumenerģijas cgs sistēmas vienība ir Erg. Starptautiskā mērvienību sistēma ir Džouls vai Jūlijs; angļu valodas sistēma ir kalorija.

The Termodinamiku regulē četri likumi, pamatojoties uz nulles likumu.

Nulles termodinamikas likums

Tas ir vienkāršākais un būtiskākais no četriem, un būtībā tas ir priekšnoteikums, kas saka:

"Ja ķermenis A atrodas siltuma līdzsvarā ar ķermeni B un ķermenis C ir līdzsvarā ar B, tad A un C ir līdzsvarā."

Pirmais termodinamikas likums

Pirmais termodinamikas likums nosaka enerģijas saglabāšanu ar pieņēmumu, ka tas saka:

"Enerģija nav ne radīta, ne iznīcināta, tā tikai pārveidojas."

Šis likums ir formulēts, sakot, ka noteiktam enerģijas formas daudzumam, kas pazūd, parādīsies cita tā forma tādā daudzumā, kas ir vienāds ar pazudušo daudzumu.

Tas tiek uzskatīts par noteiktu daudzumu galamērķa siltums (Q), kas pievienots sistēmai. Šī summa radīs a iekšējās enerģijas pieaugums (ΔE) un tas arī noteikti ietekmēs ārējais darbs (W) kā minētās siltuma absorbcijas sekas.

To nosaka Pirmais likums:

ΔE + W = Q

Kaut arī pirmais termodinamikas likums nosaka saikni starp absorbēto siltumu un darbu ko veic sistēma, nenorāda nekādus ierobežojumus šī siltuma avotam vai tā virzienam plūsma.

Saskaņā ar Pirmo likumu nekas neliedz to, ka bez ārējas palīdzības mēs iegūstam siltumu no ledus, lai sildītu ūdeni, un pirmā temperatūra ir zemāka nekā otrā.

Bet tas ir zināms Siltuma plūsmai ir vienīgais virziens no augstākās līdz zemākajai temperatūrai.

Otrais termodinamikas likums

Otrais termodinamikas likums novērš Pirmā likuma neatbilstības un ir šāds:

"Siltums netiek pārveidots par darbu, neradot pastāvīgas izmaiņas ne iekļautajās sistēmās, ne to tuvumā."

Entropija ir fiziskais lielums, kas nosaka otro termodinamikas likumu, un tas ir atkarīgs no sākuma un beigu stāvokļiem:

ΔS = S₂ - S₁

Visa procesa entropiju sniedz arī:

ΔS = q_r/ T

Būt q_r atgriezeniska izotermiska procesa siltums un T nemainīgā temperatūra.

Trešais termodinamikas likums

Šis likums attiecas uz tīru kristālisko vielu entropiju absolūtā nulles temperatūrā, un tā priekšnoteikums ir:

"Visu tīro kristālisko cieto vielu entropija absolūtā nulles temperatūrā jāuzskata par nulli."

Tas ir derīgi, jo eksperimentālie pierādījumi un teorētiskie argumenti rāda, ka pārdzesētu šķīdumu vai šķidrumu entropija pie 0K nav nulle.

Termodinamikas pielietojuma piemēri

Sadzīves ledusskapji

Ledus rūpnīcas

Iekšdedzes dzinēji

Karsto dzērienu termiskās tvertnes

Spiediena katli

Tējkannas

Dzelzceļi, ko darbina ogļu dedzināšana

Metāla kausēšanas krāsnis

Cilvēka ķermenis, meklējot homeostāzi

Ziemā valkāti apģērbi uztur ķermeni siltu