Prawa termodynamiki

ten Termodynamika jest Wydział Fizyki, który jest odpowiedzialny za określić i zmierzyć zjawiska transferu energii,, obejmujący prace cieplne i mechaniczne.

Energia

Jednym z najbardziej fundamentalnych przejawów natury jest energia, która towarzyszy wszystkim zmianom i przekształceniom. Tak więc zjawiska tak różnorodne, jak upadek kamienia, ruch kuli bilardowej, spalanie węgla czy rozrost i reakcje złożonych mechanizmów istot żywych, wszystkie obejmują pewną absorpcję, emisję i redystrybucję Energia.

Najczęstszą formą, w której pojawia się Energia i ku której dążą inni, jest Gorący. Obok niego występuje Energia mechaniczna w ruchu dowolnego mechanizmu.

Energia elektryczna, gdy prąd podgrzewa przewodnik lub jest w stanie wykonać pracę mechaniczną lub chemiczną. Energia promieniowania właściwa światłu widzialnemu i ogólnie promieniowaniu; i wreszcie energia chemiczna zmagazynowana we wszystkich substancjach, która ujawnia się, gdy dokonują transformacji.

Tak różne i różnorodne, jak na pierwszy rzut oka można by sądzić, są jednak ściśle ze sobą powiązane i pod pewnymi warunkami następuje przemiana jednego w drugie.

To kwestia termodynamiki badać takie współzależności zachodzące w systemach, a ich prawa, które mają zastosowanie do wszystkich zjawisk naturalnych, są rygorystycznie spełnione, ponieważ Opierają się na zachowaniu układów makroskopowych, to znaczy z dużą liczbą cząsteczek zamiast mikroskopijnych, które zawierają zmniejszoną liczbę oni.

Do systemów, w których Prawa termodynamiki, nazywają się Systemy termodynamiczne.

Termodynamika nie uwzględnia czasu transformacji. Twoje zainteresowanie skupia się na stanach początkowych i końcowych Systemu bez okazywania ciekawości szybkości, z jaką taka zmiana zachodzi.

Energia danego Systemu jest Kinetyczna, Potencjalna lub obie jednocześnie. ten Energia kinetyczna To jest ze względu na jego ruchdobrze być molekularny lub ciała jako całości.

Z drugiej strony, Potencjał czy ten rodzaj energii? system posiada z racji swojej pozycji, to znaczy przez swoją strukturę lub konfigurację w stosunku do innych ciał.

Całkowita zawartość energii dowolnego układu jest sumą poprzednich i chociaż jej wartość bezwzględną można obliczyć biorąc pod uwagę słynną zależność Einsteina E = mC², gdzie E jest energią, m masą, a C prędkością światła, fakt ten jest mało przydatny w zwykłych rozważaniach termodynamicznych.

Powodem jest to, że zaangażowane Energie są tak wielkie, że jakakolwiek zmiana w nich w wyniku procesów fizycznych lub chemicznych jest znikoma.

Zatem masowe zmiany wynikające z tych transferów są nie do przyjęcia, z tego powodu Termodynamika woli radzić sobie z takimi różnicami energii, które są mierzalne i są wyrażone w różnych układach jednostek.

Na przykład jednostką systemu energii mechanicznej, elektrycznej lub cieplnej cgs jest Erg. Ten z Międzynarodowego Układu Jednostek to dżul lub lipiec; tym z angielskiego systemu jest kaloria.

ten Termodynamiką rządzą cztery prawa, w oparciu o prawo zerowe.

Zerowa zasada termodynamiki

Jest to najprostsza i najbardziej podstawowa z czterech i jest to w zasadzie założenie, które mówi:

„Jeśli ciało A jest w równowadze termicznej z ciałem B, a ciało C jest w równowadze z kolei z B, to A i C są w równowadze”.

Pierwsza zasada termodynamiki

Pierwsze Prawo Termodynamiki ustanawia Zachowanie Energii z założeniem, że mówi:

„Energia nie jest ani tworzona, ani niszczona, tylko transformuje”.

Prawo to jest sformułowane w ten sposób, że dla danej ilości zanikającej formy Energii, pojawi się inna jej forma w ilości równej ilości, która zniknęła.

Uważa się, że jest to miejsce docelowe pewnej ilości ciepło (Q) dodane do systemu. Ta kwota spowoduje powstanie wzrost energii wewnętrznej (ΔE) i wpłynie to również na pewne praca zewnętrzna (W) w wyniku wspomnianej absorpcji ciepła.

Zgodnie z Pierwszym Prawem:

ΔE + W = Q

Chociaż pierwsza zasada termodynamiki ustala związek między pochłanianym ciepłem a pracą wykonywanej przez system, nie wskazuje żadnych ograniczeń na Źródle tego ciepła ani w kierunku jego pływ.

Zgodnie z Pierwszym Prawem nic nie stoi na przeszkodzie, aby bez pomocy z zewnątrz wydobywać ciepło z lodu do podgrzewania wody, przy czym temperatura lodu jest niższa niż tego drugiego.

Ale wiadomo, że Przepływ ciepła ma jedyny kierunek od najwyższej do najniższej temperatury.

Druga zasada termodynamiki

Drugie Prawo Termodynamiki odnosi się do niespójności Pierwszego Prawa i zawiera następujące założenie:

„Ciepło nie jest przekształcane w Pracę bez wywołania trwałych zmian ani w zawartych systemach, ani w ich sąsiedztwie”.

Entropia jest wielkością fizyczną, która definiuje drugie prawo termodynamiki i zależy od stanu początkowego i końcowego:

ΔS = S₂ - S₁

Entropia całego procesu jest również podawana przez:

ΔS = q_r/ T

Będąc q_r ciepło odwracalnego procesu izotermicznego i T stała temperatura.

Trzecie Prawo Termodynamiki

Prawo to dotyczy entropii czystych substancji krystalicznych w temperaturze zerowej absolutnej, a jego założeniem jest:

„Entropia wszystkich czystych krystalicznych ciał stałych musi być uważana za zero w temperaturze zerowej absolutnej”.

Jest to ważne, ponieważ dowody eksperymentalne i argumenty teoretyczne pokazują, że entropia przechłodzonych roztworów lub cieczy nie jest równa zeru w 0K.

Przykłady zastosowań termodynamiki

Lodówki domowe

Fabryki lodu

Silniki z zapłonem wewnętrznym

Pojemniki termiczne na gorące napoje

Szybkowary

Czajniki

Koleje zasilane spalaniem węgla

Piece do wytopu metali

Ciało ludzkie w poszukiwaniu homeostazy

Ubrania noszone zimą utrzymują ciepłotę ciała