Законы термодинамики

В Термодинамика Отделение физики, отвечающее за определять и измерять явления передачи энергии, включая тепловую и механическую работу.

Энергия

Одно из самых фундаментальных проявлений природы - это энергия, сопровождающая все изменения и преобразования. Таким образом, такие разнообразные явления, как падение камня, движение бильярдного шара, горение угля или рост и реакции сложных механизмов живых существ, все включают некоторое поглощение, испускание и перераспределение Энергия.

Наиболее распространенная форма, в которой появляется Энергия и к которой стремятся другие, - это Горячий. Рядом с ним происходит Механическая энергия в движении любого механизма.

Электрическая энергия, когда ток нагревает проводник или может выполнять механическую или химическую работу. Лучистая энергия, присущая видимому свету и излучению в целом; и, наконец, химическая энергия, хранящаяся во всех веществах, которая раскрывается, когда они осуществляют преобразование.

Однако какими бы разными и разнообразными они ни казались, они тесно связаны друг с другом, и при определенных условиях происходит переход от одного к другому.

Это вопрос термодинамики изучают такие взаимосвязи, которые имеют место в системах, и их законы, применимые ко всем природным явлениям, неукоснительно выполняются, поскольку Они основаны на поведении макроскопических систем, то есть с большим количеством молекул вместо микроскопических, которые содержат уменьшенное количество молекул. Они.

К Системам, где Законы термодинамики, они называются Термодинамические системы.

Термодинамика не учитывает время трансформации. Ваш интерес к фокусируется на начальном и конечном состояниях Системы, не проявляя никакого интереса к скорости, с которой происходит такое изменение.

Энергия данной системы является кинетической, потенциальной или и тем, и другим одновременно. В Кинетическая энергия это из-за его движенияхорошо быть молекулярный или тела в целом.

С другой стороны, Потенциал такая энергия система обладает в силу своего положения, то есть своей структурой или конфигурацией по отношению к другим телам.

Общее энергосодержание любой системы является суммой предыдущих, и хотя его абсолютное значение может быть вычислено с учетом знаменитого соотношения Эйнштейна E = mC², где E - энергия, m - масса, а C - скорость света, этот факт мало пригоден для обычных термодинамических соображений.

Причина в том, что задействованные энергии настолько велики, что любое их изменение в результате физических или химических процессов незначительно.

Таким образом, массовые изменения, возникающие в результате этих перемещений, не поддаются оценке, поэтому Термодинамика предпочитает иметь дело с такими измеримыми разностями энергии. и выражаются в различных системах единиц.

Например, единицей измерения механической, электрической или тепловой энергии в системе cgs является эрг. Международная система единиц - это джоуль или июль; по английской системе - калория.

В Термодинамика подчиняется четырем законам, основанный на Законе нуля.

Нулевой закон термодинамики

Это самый простой и самый фундаментальный из четырех, и в основном это предпосылка, которая гласит:

«Если тело A находится в тепловом равновесии с телом B, а тело C находится в равновесии с телом B, то A и C находятся в равновесии».

Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики устанавливает сохранение энергии исходя из того, что он гласит:

«Энергия не создается и не уничтожается, она только трансформируется».

Этот закон сформулирован следующим образом: для данного количества исчезнувшей формы Энергии появится другая ее форма в количестве, равном количеству, которое исчезло.

Считается местом назначения определенного количества тепло (Q) добавлено в систему. Эта сумма приведет к увеличение внутренней энергии (ΔE) и это также повлияет на некоторые внешняя работа (Вт) вследствие указанного поглощения тепла.

Это проводится Первым Законом:

ΔE + W = Q

Хотя Первый закон термодинамики устанавливает связь между поглощенным теплом и работой выполняется системой, не указывает на какие-либо ограничения на Источник этого тепла или в направлении его поток.

Согласно Первому закону, ничто не препятствует тому, чтобы без внешней помощи мы извлекали тепло изо льда для нагрева воды, причем температура первого была ниже, чем температура второго.

Но известно, что Тепловой поток имеет единственное направление от самой высокой температуры к самой низкой.

Второй закон термодинамики

Второй закон термодинамики обращается к несоответствиям Первого закона и содержит следующую предпосылку:

«Тепло не превращается в Работу, не вызывая постоянных изменений в включенных системах или в их окрестностях».

Энтропия - это физическая величина, определяющая Второй закон термодинамики, и она зависит от Начального и Конечного состояний:

ΔS = S₂ - S₁

Энтропия всего процесса также определяется:

ΔS = q_р/ Т

Быть q_р теплота обратимого изотермического процесса и T - постоянная температура.

Третий закон термодинамики

Этот Закон касается энтропии чистых кристаллических веществ при абсолютной нулевой температуре, и его предпосылка:

«Энтропия всех чистых кристаллических твердых веществ должна считаться нулевой при абсолютной нулевой температуре».

Это верно, потому что экспериментальные данные и теоретические аргументы показывают, что энтропия переохлажденных растворов или жидкостей не равна нулю при 0K.

Примеры приложений термодинамики

Бытовые холодильники

Ледяные фабрики

Двигатель внутреннего сгорания

Термоконтейнеры для горячих напитков

Скороварки

Чайники

Железные дороги работают на угле

Металлоплавильные печи

Человеческое тело в поисках гомеостаза

Зимняя одежда согревает тело