Lov om termodynamikk

De Termodynamikk er den gren av fysikk som har ansvaret for bestemme og måle fenomener for energioverføring, som omfatter varme og mekanisk arbeid.

Energi

En av de mest grunnleggende manifestasjonene av naturen er energien som følger med alle endringer og transformasjoner. Fenomener som er så forskjellige som fall av en stein, bevegelse av en biljardkule, forbrenning av kull eller vekst av og reaksjoner av de komplekse mekanismene til levende vesener, alt sammen inneholder en viss absorpsjon, utslipp og omfordeling av Energi.

Den vanligste formen energien dukker opp i og som andre har tendens til, er Varmt. Ved siden av ham oppstår Mekanisk energi i bevegelsen av en hvilken som helst mekanisme.

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

Så forskjellige og mangfoldige som ved første øyekast de kan antas, er de imidlertid nært knyttet til hverandre, og under visse betingelser finner en konvertering sted fra den ene til den andre.

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

Til systemene der Lov om termodynamikk, de kalles Termodynamiske systemer.

Termodynamikk vurderer ikke transformasjonstiden. Din interesse fokuserer på de første og siste statene i et system uten å vise noen nysgjerrighet om hastigheten som en slik endring skjer med.

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

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

Det totale energiinnholdet i ethvert system er summen av de forrige, og selv om dets absolutte verdi kan beregnes med tanke på det berømte Einstein-forholdet E = mC², hvor E er energi, m er masse og C er lysets hastighet, er dette faktum til liten nytte i vanlige termodynamiske hensyn.

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 ufattelige, så Termodynamikk foretrekker å håndtere slike energiforskjeller som er målbare og uttrykkes i forskjellige systemer av enheter.

For eksempel er enheten til cgs System of Mechanical, Electrical eller Thermal Energy Erg. Det internasjonale systemet for enheter er Joule eller Juli; det av det engelske systemet er kalorien.

De Termodynamikk styres av fire lover, basert på nullloven.

Null lov om termodynamikk

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

"Hvis en kropp A er i termisk likevekt med en kropp B, og kropp C er i likevekt med B, så er A og C i likevekt."

Første lov om termodynamikk

Den første loven om termodynamikk etablerer bevaring av energi med forutsetningen om at den sier:

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

Denne loven er formulert ved å si at for en gitt mengde av en form for energi som forsvinner, vil en annen form av den vises 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 et økning i intern energi (ΔE) og det vil også virke sikkert eksternt arbeid (W) som en konsekvens av nevnte varmeabsorpsjon.

Den holdes av den første loven:

ΔE + W = Q

Selv om termodynamikkens første lov etablerer forholdet mellom absorbert varme og arbeid utført av et system, indikerer ikke noen begrensning på kilden til denne varmen eller i retning av dens strømme.

I henhold til den første loven hindrer ingenting at uten ekstern hjelp trekker vi ut varme fra isen for å varme opp vannet, og temperaturen på den førstnevnte er lavere enn den siste.

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

Andre lov om termodynamikk

Den andre loven om termodynamikk adresserer inkonsekvensene i den første loven, og har følgende forutsetning:

"Varme forvandles ikke til arbeid uten å produsere permanente endringer verken i systemene som er inkludert eller i nærheten."

Entropi er den fysiske størrelsen som definerer den andre loven om termodynamikk, og det avhenger av de første og endelige tilstandene:

AS = S₂ - S₁

Entropien til hele prosessen er også gitt av:

ΔS = q_r/ T

Å være q_r varmen fra en reversibel isoterm prosess og T konstant temperatur.

Tredje lov om termodynamikk

Denne loven tar for seg entropien av rene krystallinske stoffer ved absolutt null temperatur, og dens forutsetning er:

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

Ovennevnte er gyldige fordi eksperimentelle bevis og teoretiske argumenter viser at entropien til superkjølte 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 kullforbrenning

Smelteovner av metall

Menneskekroppen på jakt etter homeostase

Klær som brukes om vinteren holder kroppen varm