Termodynamikkens lover

De Termodynamikk er grenen for fysikk som har ansvaret for bestemme og måle energioverføringsfenomener, som omfatter varme og mekanisk arbeid.

Energi

En av naturens mest grunnleggende manifestasjoner er energien som følger med alle endringer og transformasjoner. Så forskjellige fenomener som fall av en stein, bevegelsen av en biljardball, forbrenning av kull eller vekst og reaksjoner av de komplekse mekanismene til levende vesener, alle omfatter en viss absorpsjon, emisjon og omfordeling av Energi.

Den vanligste formen der energi opptrer og som andre tenderer mot, er Varmt. Ved siden av ham oppstår Mekanisk energi i bevegelsen til enhver mekanisme.

Elektrisk energi når en strøm varmer opp en leder eller er i stand til å utføre mekanisk eller kjemisk arbeid. Strålende energi iboende til synlig lys og stråling generelt; og til slutt den kjemiske energien som er lagret i alle stoffer, som avsløres når de utfører en transformasjon.

Så forskjellige og mangfoldige som de ved første øyekast kan antas, er de imidlertid nært knyttet til hverandre, og under visse forhold skjer en omvending fra den ene til den andre.

Det er et spørsmål om termodynamikk studere slike innbyrdes forhold som finner sted i systemer, og deres lover, som gjelder for alle naturfenomener, er strengt oppfylt siden De er basert på oppførselen til makroskopiske systemer, det vil si med et stort antall molekyler i stedet for mikroskopiske som omfatter et redusert antall de.

Til systemene der Termodynamikkens lover, de kalles Termodynamiske systemer.

Termodynamikk tar ikke hensyn til transformasjonstiden. Din interesse fokuserer på de innledende og endelige tilstandene av et system uten å vise noen nysgjerrighet på hastigheten som en slik endring skjer.

Energien til et gitt system er kinetisk, potensiell eller begge deler på samme tid. De Kinetisk energi Det er på grunn av dens bevegelsevel være molekylær eller av kroppen som helhet.

På den andre siden, Potensiell er den slags energi som et system besitter i kraft av sin posisjon, det vil si ved sin struktur eller konfigurasjon i forhold til andre legemer.

Det totale energiinnholdet i ethvert system er summen av de foregående, og selv om dens absolutte verdi kan beregnes under hensyntagen til den berømte Einstein-relasjonen E = mC², hvor E er energien, m massen og C lysets hastighet, er dette faktum til liten nytte i vanlige termodynamiske betraktninger.

Årsaken er at de involverte Energiene er så store at enhver endring i dem som følge av fysiske eller kjemiske prosesser er ubetydelig.

Dermed er masseendringene som følge av disse overføringene uovervinnelige, og av denne grunn Termodynamikk foretrekker å håndtere slike energiforskjeller som er målbare og uttrykkes i ulike systemer av enheter.

For eksempel er enheten til cgs-systemet for mekanisk, elektrisk eller termisk energi Erg. Det internasjonale enhetssystemet er Joule eller juli; det av det engelske systemet er kalorien.

De Termodynamikk er styrt av fire lover, basert på nullloven.

Termodynamikkens nulllov

Det er den enkleste og mest grunnleggende av de fire, og det er i bunn og grunn et premiss som sier:

"Hvis et legeme A er i termisk likevekt med et legeme B, og legeme C er i likevekt på sin side med B, så er A og C i likevekt."

Termodynamikkens første lov

Den første termodynamikkens lov etablerer bevaring av energi med forutsetningen at den sier:

"Energi blir verken skapt eller ødelagt, den forvandles bare."

Denne loven er formulert ved å si at for en gitt mengde av en form for energi som forsvinner, vil en annen form for den dukke opp i en mengde lik mengden som har forsvunnet.

Det regnes som destinasjonen for en viss mengde varme (Q) tilført systemet. Dette beløpet vil gi opphav til en økning i indre energi (ΔE) og det vil også påvirke visse eksternt arbeid (W) som en konsekvens av nevnte varmeabsorpsjon.

Det holdes av den første loven:

ΔE + W = Q

Selv om den første loven om termodynamikk etablerer forholdet mellom absorbert varme og arbeid utført av et system, indikerer ingen begrensning på kilden til denne varmen eller i retning av dens strømme.

I følge den første loven er det ingenting som hindrer at vi uten ekstern hjelp trekker ut varme fra isen for å varme opp vannet, temperaturen på førstnevnte er lavere enn den sistnevnte.

Men det er kjent det Varmestrømmen har den eneste retningen fra høyeste til laveste temperatur.

Termodynamikkens andre lov

Den andre loven om termodynamikk adresserer inkonsekvensene i den første loven, og bærer følgende premiss:

"Varme omdannes ikke til arbeid uten å produsere permanente endringer enten i systemene som er inkludert eller i deres nærhet."

Entropi er den fysiske størrelsen som definerer den andre loven for termodynamikk, og den avhenger av start- og slutttilstanden:

ΔS = S₂ -S₁

Entropien til hele prosessen er også gitt av:

ΔS = q_r/ T

Å være q_r varmen fra en reversibel isotermisk prosess og T den konstante temperaturen.

Tredje lov om termodynamikk

Denne loven omhandler entropien til rene krystallinske stoffer ved absolutt nulltemperatur, og dens premiss er:

"Entropien til alle rene krystallinske faste stoffer må betraktes som null ved absolutt null temperatur."

Dette er gyldig fordi eksperimentelle bevis og teoretiske argumenter viser at entropien til underkjølte løsninger eller væsker ikke er null ved 0K.

Eksempler på anvendelser av termodynamikk

Kjøleskap til hjemmet

Isfabrikker

Interne forbrenningsmotorer

Termiske beholdere for varme drikker

Trykk-kokere

Vannkoker

Jernbaner drevet av kullbrenning

Metallsmelteovner

Menneskekroppen på jakt etter homeostase

Klær som brukes om vinteren holder kroppen varm