Mēs izskaidrojam, kas ir termodinamika un no kā sastāv termodinamiskā sistēma. Kādi arī ir termodinamikas likumi.
Kas ir termodinamika?
To sauc par termodinamiku (no grieķu valodas termoss, "Siltums" un dinamo, "Spēks, spēks") uz filiāli fiziskais kas pēta siltuma un citu līdzīgu enerģijas veidu mehāniskās darbības. Viņa pētījums aplūko objektus kā reālas makroskopiskas sistēmas, izmantojot zinātniska metode un deduktīvā spriešana, pievēršot uzmanību plašiem mainīgajiem, piemēram, entropija, iekšējā enerģija vai apjoms; kā arī neplašus mainīgos, piemēram, temperatūra, Spiediens vai ķīmiskais potenciāls, starp citiem lieluma veidiem.
Tomēr termodinamika nepiedāvā pētāmo daudzumu interpretāciju, un tās izpētes objekti vienmēr ir sistēmas līdzsvara stāvoklī, tas ir, tie, kuru īpašības nosaka iekšējie elementi, nevis tik daudz ārējie spēki, kas uz tiem iedarbojas. Šī iemesla dēļ ņemiet vērā, ka Enerģija var apmainīt tikai no vienas sistēmas uz citu kā a karstums vai no darbs.
Formālā termodinamikas izpēte sākās, pateicoties Otto fon Gērikam 1650. gadā, vācu fiziķim un juristam, kurš izstrādāja un uzbūvēja pirmo vakuumsūkni, atspēkojot Aristoteļa un viņa apgalvojumu, ka "daba riebjas no vakuuma" ar saviem lietojumiem. Pēc šī izgudrojuma zinātnieki Roberts Boils un Roberts Āķis viņi pilnveidoja savas sistēmas un aplūkoja korelāciju starp spiedienu, temperatūru un tilpumu. Tā radās termodinamikas principi.
Termodinamiskā sistēma
Termodinamiskā sistēma tiek saprasta kā Visuma daļa, kas studiju nolūkos ir konceptuāli izolēta no pārējās un mēģina saprast autonomi. Ņemiet vērā veidus, kādos enerģija mainās vai tiek saglabāta, un tajā pašā laikā tās apmaiņu jautājums un/vai enerģiju ar vidi vai citām līdzīgām sistēmām (ja tādas ir). Tāpēc tā ir termodinamikas izpētes metode.
Galvenais šo sistēmu klasifikācijas kritērijs ir to izolācijas no vides pakāpe, tādējādi izšķirot:
- Atvērtās sistēmas. Tie, kas brīvi apmainās ar enerģiju un matēriju ar savu vidi, kā to dara lielākā daļa zināmo sistēmu ikdienas dzīvē. Piemēram: automašīna. Viena viņam roku degviela un tas atgriežas vidē gāzes Un siltumu.
- Slēgtas sistēmas. Tie, kas apmainās ar enerģiju ar savu vidi, bet ne ar vielu. Tas notiek ar slēgtu trauku, piemēram, kārbu, kuras saturs ir nemainīgs, bet zaudē siltumu arlaikapstākļi, izkliedējot to gaisā ap to.
- Izolētas sistēmas. Tādas, kas zināmā mērā neapmainās ar enerģiju vai vielu ar vidi. Protams, nav perfekti izolētu sistēmu, taču zināmā mērā ir: termoss, kas satur Ūdens karsts kādu laiku saglabās savu temperatūru, pietiekami, lai kādu laiku tas būtu izolēts.
Termodinamikas likumi
"Nulles likums" ir loģiski izteikts šādi: ja A = C un B = C, tad A = B.
Termodinamiku regulē tas, kas ir noteikts tās četros pamatprincipos vai likumos, ko formulējuši dažādi zinātnieki visā šīs pasaules vēsturē. disciplīna. Minētie principi vai likumi ir:
- Pirmais princips, vai Enerģijas nezūdamības likums. Tajā teikts, ka kopējais enerģijas daudzums jebkurā fiziskajā sistēmā, kas izolēta no vides, vienmēr būs vienāda, lai gan to var pārveidot no viena enerģijas veida uz daudzām atšķirīgām. Mazāk vārdiem sakot: "Enerģiju nevar radīt vai iznīcināt, to var tikai pārveidot."
- Trešais princips jeb absolūtās nulles likums. Tas nosaka, ka sistēmas entropija, kas ir sasniegta līdz absolūtai nullei, vienmēr būs noteikta konstante. Tas nozīmē, ka, sasniedzot absolūto nulli (-273,15 ° C vai 0 K), fizisko sistēmu procesi apstājas un entropijai ir nemainīga minimālā vērtība.
- Nulles princips jeb termiskā līdzsvara likums. To sauc par "nulles likumu", jo, lai gan tas bija pēdējais, tajā noteiktie pamata un fundamentālie priekšraksti ir pārāki par pārējiem trim likumiem. Tas nosaka, ka “ja ir divas sistēmas termiskais līdzsvars neatkarīgi no trešās sistēmas tiem arī jābūt termiskā līdzsvarā vienam ar otru.
Ķīmiskā termodinamika
Ķīmiskā termodinamika ir atsevišķs studiju virziens, kas koncentrējas uz korelāciju starp siltumu un darbu, un ķīmiskās reakcijas, tas viss ir ierāmēts ar termodinamikas principiem. Tas nozīmē, ka runa ir par termodinamikas likumu, it īpaši pirmo divu, piemērošanu pasaulē, kurā notiek reakcijas starp vielām un savienojumi, lai iegūtu tā sauktos "fundamentālos Gibsa vienādojumus", kas nosaka veidu, kādā ķīmiskā enerģija kas atrodas dažādos savienojumos, mainās un tiek pārraidīts, vai kā entropijas pakāpe Visums katru reizi, kad notiek spontāna reakcija.