Lagar om termodynamik

De Termodynamik är den gren av fysik som ansvarar för bestämma och mäta energiöverföringsfenomen, som omfattar värme och mekaniskt arbete.

Energi

En av de mest grundläggande manifestationerna av naturen är energin som följer med alla förändringar och transformationer. Så olika fenomen som stenens fall, en biljardbolls rörelse, förbränning av kol eller tillväxt av och reaktioner av komplexa mekanismer hos levande varelser, alla innefattar viss absorption, emission och omfördelning av Energi.

Den vanligaste formen i vilken energi dyker upp och mot vilken andra tenderar är Varm. Bredvid honom inträffar Mekanisk energi i rörelsen av vilken mekanism som helst.

Elektrisk energi när en ström värmer en ledare eller kan utföra mekaniskt eller kemiskt arbete. Strålningsenergi som är inneboende i synligt ljus och strålning i allmänhet; och slutligen den kemiska energin som lagras i alla ämnen, vilket avslöjas när de genomför en omvandling.

Så olika och olika som de vid första anblicken kan antas, de är emellertid nära kopplade till varandra, och under vissa förhållanden sker en konvertering från det ena till det andra.

Det är en fråga om termodynamik studera sådana inbördes förhållanden som äger rum i system och deras lagar, som är tillämpliga på alla naturfenomen, uppfylls noggrant sedan De är baserade på beteendet hos makroskopiska system, det vill säga med ett stort antal molekyler istället för mikroskopiska som innehåller ett reducerat antal de.

Till de system där Lagar om termodynamik, de kallas Termodynamiska system.

Termodynamik anser inte omvandlingstiden. Ditt intresse fokuserar på de initiala och slutliga staterna i ett system utan att visa någon nyfikenhet om hur snabbt en sådan förändring sker.

Energin i ett visst system är kinetisk, potentiell eller båda samtidigt. De Rörelseenergi det är på grund av dess rörelseväl vara molekylär eller av kroppen som helhet.

Å andra sidan, Potential är den typen av energi det ett system har sin kraft, dvs genom dess struktur eller konfiguration med avseende på andra kroppar.

Det totala energiinnehållet i vilket system som helst är summan av de tidigare, och även om dess absoluta värde kan beräknas med hänsyn till det berömda Einstein-förhållandet E = mC², där E är energi, m är massa och C är ljusets hastighet, är detta faktum till liten nytta i vanliga termodynamiska överväganden.

Anledningen är att de involverade energierna är så stora att varje förändring av dem till följd av fysiska eller kemiska processer är försumbar.

Således är massförändringarna till följd av dessa överföringar otänkbara, så Termodynamik föredrar att hantera sådana energidifferenser som är mätbara och uttrycks i olika enhetssystem.

Till exempel är enheten för cgs-systemet för mekanisk, elektrisk eller termisk energi Erg. Det internationella systemet för enheter är Joule eller Juli; det för det engelska systemet är kalorin.

De Termodynamik styrs av fyra lagar, baserat på nollagen.

Noll lag om termodynamik

Det är det enklaste och mest grundläggande av de fyra, och det är i grunden en förutsättning som säger:

"Om en kropp A är i termisk jämvikt med en kropp B, och kropp C är i jämvikt med B, så är A och C i jämvikt."

Första lagen om termodynamik

Den första lagen om termodynamik skapar bevarande av energi med utgångspunkten att den säger:

"Energi skapas inte eller förstörs, den förvandlas bara."

Denna lag formuleras genom att säga att för en given mängd av en energiform som försvinner kommer en annan form av den att visas i en mängd som är lika med den mängd som har försvunnit.

Det anses vara destinationen för en viss mängd värme (Q) läggs till systemet. Detta belopp ger upphov till en ökning av intern energi (ΔE) och det kommer också att påverka vissa externt arbete (W) som en följd av nämnda värmeabsorption.

Den innehas av den första lagen:

AE + W = Q

Även om termodynamikens första lag etablerar förhållandet mellan absorberad värme och arbete utförs av ett system, indikerar ingen begränsning av källan till denna värme eller i riktning mot dess flöde.

Enligt den första lagen hindrar ingenting att vi utan extern hjälp extraherar värme från isen för att värma upp vattnet, varvid temperaturen på den förra är lägre än den senare.

Men det är känt att Värmeflödet har den enda riktningen från högsta till lägsta temperatur.

Andra termodynamiklagen

Den andra lagen om termodynamik behandlar inkonsekvenserna i den första lagen och har följande förutsättningar:

"Värme omvandlas inte till arbete utan att producera permanenta förändringar varken i de inkluderade systemen eller i deras närhet."

Entropi är den fysiska storleken som definierar termodynamikens andra lag, och det beror på de initiala och slutliga tillstånden:

AS = S₂ - S₁

Entropin för hela processen ges också av:

AS = q_r/ T

Att vara q_r värmen från en reversibel isotermisk process och T konstant temperatur.

Tredje lagen om termodynamik

Denna lag behandlar entropin av rena kristallina ämnen vid absolut noll temperatur, och dess förutsättning är:

"Entropin för alla rena kristallina fasta ämnen måste betraktas som noll vid absolut noll temperatur."

Detta gäller eftersom experimentella bevis och teoretiska argument visar att entropin av superkylda lösningar eller vätskor inte är noll vid 0K.

Exempel på tillämpningar av termodynamik

Inhemska kylskåp

Isfabriker

Förbränningsmotorer

Termiska behållare för varma drycker

Tryckkokare

Vattenkokare

Järnvägar som drivs av kolförbränning

Smältugnar av metall

Människokroppen på jakt efter homeostas

Kläder som bärs på vintern håller kroppen varm