Ez a kifejezés magában foglalja a fizika törvényei alapján elvégzett tanulmányok és kísérletek sorozatát, amelyek részletesen elemzik a földi elemek egyensúlyát, valamint azt, hogy a hő és az energia hogyan befolyásolja a bolygó életét és a alkotó anyagok. Ebből különböző gépeket lehetett létrehozni, amelyek segítenek az ipari folyamatokban. A szó a görög θερμο és δύναμις szavakból származik, amelyek jelentése: „termo” és „hő”.
Mi a termodinamika
Tartalomjegyzék
A termodinamika meghatározása azt jelzi, hogy a tudomány az, amely kifejezetten a törvényekkel foglalkozik, amelyek szabályozzák a hőenergia mechanikai energiává történő átalakulását és fordítva. Három alapelven alapul, és nyilvánvaló filozófiai vonzattal rendelkezik, és lehetővé teszi a fizikában a legmesszebbre ható fogalmak megfogalmazását is.
Ezen belül különböző vizsgálati módszereket és a szükséges tárgyak felmérését alkalmazzák, például kiterjedt és nem kiterjedt nagyságrendeket. Az egyik a belső energiát, moláris összetételt vagy térfogatot, a másik pedig a nyomást vizsgálja., hőmérséklet és kémiai potenciál; ennek ellenére más nagyságrendeket használnak a pontos elemzéshez.
Mit vizsgál a termodinamika?
A termodinamika a rendszerek közötti hőenergia-cseréket, valamint az ilyen cserékkel járó mechanikai és kémiai jelenségeket vizsgálja. Sajátos módon felelős azoknak a jelenségeknek a tanulmányozásáért, amelyekben a mechanikai energia átalakul hőenergiává vagy fordítva, olyan jelenségeké, amelyeket termodinamikai átalakulásoknak neveznek.
Fenomenológiai tudománynak számít, mivel tárgyak és mások makroszkópos vizsgálatára összpontosít. Hasonlóképpen más tudományokat is felhasznál, hogy meg tudják magyarázni azokat a jelenségeket, amelyeket elemzési tárgyaiban azonosítani kíván, például a statisztikai mechanikában. A termodinamikai rendszerek néhány egyenletet használnak, amelyek segítik a tulajdonságaik keverését.
Alapelvei között megtalálható az energia, amely hő által átvihető egyik testből a másikba. Számos tanulmányi területen alkalmazzák, mint például a mérnöki munka, valamint együttműködik a motorok fejlesztésében, a fázisváltozások, a kémiai reakciók és a fekete lyukak tanulmányozásában.
Mi a termodinamikai rendszer
A testet vagy testek halmazát, amely felett termodinamikai átalakulás megy végbe, termodinamikai rendszernek nevezünk. A rendszer tanulmányozása az állapotból indul ki, vagyis annak fizikai körülményeiből egy adott pillanatban. Mikroszkopikus szinten az említett állapotot koordináták vagy hőváltozók, például tömeg, nyomás, hőmérséklet stb. Segítségével lehet leírni, amelyek tökéletesen mérhetők, de mikroszkópos szinten a képződő frakciók (molekulák, atomok) a rendszert, és azonosítsa ezen részecskék helyzetének és sebességének azon készletét, amelytől a mikroszkopikus tulajdonságok végső soron függenek.
Ezenkívül a termodinamikai rendszer a tér olyan területe, amely az elvégzett vizsgálat tárgyát képezi, és amelyet egy valós vagy képzeletbeli felület korlátoz. A rendszeren kívüli régiót, amely kölcsönhatásba lép, rendszerkörnyezetnek nevezzük. A termodinamikai rendszer anyag és energia cseréje révén kölcsönhatásba lép a környezetével.
A rendszert a kontextus többi részétől elválasztó felületet falnak nevezik, és jellemzői szerint három típusba sorolják, amelyek:
Nyitott termodinamikai rendszer
Ez az energia és az anyag közötti csere.
Zárt termodinamikai rendszer
Nem anyagot, hanem energiát cserél.
Elszigetelt termodinamikai rendszer
Nem cserél anyagot vagy energiát.
A termodinamika alapelvei
A termodinamikának vannak bizonyos alapjai, amelyek meghatározzák a termodinamikai rendszereket képviselő alapvető fizikai mennyiségeket. Ezek az alapelvek elmagyarázzák, hogy milyen viselkedésük van bizonyos körülmények között, és megakadályozzák bizonyos jelenségek megjelenését.
Egy testről azt mondják, hogy hőegyensúlyban van, ha az általa észlelt és kibocsátott hő egyenlő. Ebben az esetben minden pontjának hőmérséklete állandó és állandó marad. A termikus egyensúly paradox esete a napnak kitett vas.
Ennek a testnek a hőmérséklete, miután elérte az egyensúlyt, továbbra is magasabb marad, mint a környezeté, mert a napenergia folyamatos hozzájárulását kompenzálja az, amelyet a test kisugároz, és elvezeti elvezetésével és konvekciójával.
A termodinamika nulla elve vagy a termodinamika nulla törvénye akkor van jelen, ha két érintkező test ugyanazon hőmérsékleten van a hőegyensúly elérése után. Könnyen belátható, hogy a leghidegebb test felmelegszik, és a melegebb egy lehűl, és így a nettó áramlási hő közöttük csökken, amennyiben a hőmérséklet különbség csökken.
"> Betöltés…A termodinamika első törvénye
A termodinamika első alapelve az energia megőrzésének alapelve (megfelelően és az anyag-energia relativitáselméletének megfelelően), amely szerint nem keletkezik és nem semmisül meg, bár bizonyos módon átalakítható másikba.
Az energiaelv általánosítása lehetővé teszi számunkra, hogy megerősítsük, hogy a rendszer belső erejének változása az elvégzett és átadott munka összege, logikus megállapítás, mivel megállapítást nyert, hogy a munka és a hő az energiaátadás módja, és hogy nem létrehozni vagy megsemmisíteni.
A rendszer belső energiája alatt a különböző energiákat és az összes komponenst értjük, amelyek alkotják, például: a fordítás, a forgás és a rezgés kinetikus energiája, a kötési energia, a kohézió stb.
Az első elvet néha az örök mobiltelefon létezésének lehetetlenségeként fogalmazták meg, vagyis a munka előállításának lehetőségét anélkül, hogy energiát fogyasztanának bármelyik módon, ahogyan megnyilvánul.
A termodinamika második elve
Ez a második elv a fizikai események visszafordíthatatlanságával foglalkozik, különösen a hőátadás idején.
Számos kísérleti tény bizonyítja, hogy a természetesen bekövetkező átalakulásoknak van egy bizonyos jelentése, anélkül, hogy valaha is megfigyelnék őket, hogy spontán módon az ellenkező irányba mennek végbe.
A termodinamika második alapelve egy általánosítás arra vonatkozóan, hogy a tapasztalat mit tanít arról az értelemről, amelyben a spontán átalakulások bekövetkeznek. Támogatja a különböző megfogalmazásokat, amelyek valóban egyenértékűek. Lord Kelvin, brit fizikus és matematikus 1851-ben így fogalmazott: "Lehetetlen végrehajtani azt az átalakulást, amelynek egyetlen eredménye az egyetlen hőmérsékletű, egyetlen hőmérsékletű forrásból kinyert hő munkává történő átalakítása"
Ez a termodinamika egyik legfontosabb törvénye a fizikában; Annak ellenére, hogy sokféleképpen megfogalmazhatók, mind az irreverzibilitás és az entrópia fogalmának magyarázatához vezetnek. Rudolf Clausius német fizikus és matematikus egyenlőtlenséget állapított meg, amely összefügg a tetszőleges számú hőforrás hőmérséklete és az általuk elnyelt hőmennyiség között, amikor az anyag bármilyen, reverzibilis vagy visszafordíthatatlan ciklikus folyamaton megy keresztül, hőcserével a források.
Egy vízerőműben az elektromos energiát a tárolt víz potenciális energiájából állítják elő. Ez az erő akkor alakul át kinetikus energiává, amikor a víz a csöveken keresztül ereszkedik le, és ennek a kinetikus energiának egy kis része átalakul egy turbina forgási mozgási erejévé, amelynek tengelye integrált egy generátor induktorának tengelyével, amely az erőt generálja. elektromos.
A termodinamika első alapelve lehetővé teszi számunkra, hogy az egyik energiaformáról a másikra történő változás során a kezdeti teljesítmény ne növekedjen, se ne csökkenjen, a második elv azt mondja nekünk, hogy az energia egy részét hő formájában fogják lőni.
A termodinamika harmadik elve
A harmadik törvényt Walther Nernst kémikus dolgozta ki az 1906-1912-es években, ezért nevezik gyakran Nernst tételének vagy Nernst posztulátumának. A termodinamika ezen harmadik elve azt mondja, hogy az abszolút nulla rendszer entrópiája határozott állandó. Ennek oka, hogy alapállapotában nulla hőmérsékletű rendszer van, ezért entrópiáját az alapállapot degenerációja határozza meg. 1912-ben Nernst így hozta meg a törvényt: "Semmilyen eljárással lehetetlen véges számú lépésben elérni a T = 0 izotermát"
Termodinamikai folyamatok
A termodinamika koncepciójában a folyamatok azok a változások, amelyek egy rendszerben végbemennek, és amelyek a kezdeti egyensúly állapotából a végső egyensúly állapotába viszik. Ezeket a változó szerint osztályozzuk, amelyet a folyamat során állandóan tartottak.
A jég olvadásától a levegő-üzemanyag-keverék meggyújtásáig folyamat léphet fel, amely a dugattyúk mozgását hajtja végre egy belső égésű motorban.
A termodinamikai rendszerben három feltétel változhat: hőmérséklet, térfogat és nyomás. A termodinamikai folyamatokat gázokban vizsgálják, mivel a folyadékok összenyomhatatlanok és a térfogat változása nem következik be. A magas hőmérséklet miatt a folyadékok gázokká válnak. Szilárd anyagokban a termodinamikai vizsgálatokat nem hajtják végre, mert azok összenyomhatatlanok, és nincs mechanikai munka rajtuk.
A termodinamikai folyamatok típusai
Ezeket a folyamatokat megközelítésük szerint osztályozzák, hogy az egyik változó állandó legyen, legyen az hőmérséklet, nyomás vagy térfogat. Ezenkívül más kritériumokat is alkalmaznak, például az energiacserét és az összes változó módosítását.
Izoterm folyamat
Az izoterm folyamatok mindazok, amelyekben a rendszer hőmérséklete állandó marad. Ez úgy működik, hogy a többi változó (P és V) idővel változik.
Izobár folyamat
Az izobáros folyamat során a nyomás állandó marad. A hőmérséklet és a térfogat változása meghatározza annak fejlődését. A térfogat szabadon változhat, ha a hőmérséklet változik.
Izochorikus folyamatok
Izokhoros folyamatokban a térfogat állandó marad. Ez olyanoknak is tekinthető, amelyekben a rendszer nem hoz létre munkát (W = 0).
Alapvetően fizikai vagy kémiai jelenségekről van szó, amelyeket bármilyen edény belsejében vizsgálnak, akár keverés közben, akár nem.
Adiabatikus folyamat
Az adiabatikus folyamat az a termodinamikai folyamat, amelynek során nincs hőcsere a rendszerből kifelé vagy ellenkező irányba. Ilyen típusú eljárások például azok, amelyeket italok termoszában lehet végrehajtani.
"> Betöltés…Példák termodinamikai folyamatokra
- Példa az izokhoros folyamatra: A gáz térfogatát állandó értéken tartjuk. Bármilyen típusú hőmérséklet-változás bekövetkezik, nyomásváltozással jár. Csakúgy, mint a gyorsfőzőben lévő gőz esetében, melegítés közben növeli a nyomását.
- Az izotermikus folyamat példája: A gáz hőmérsékletét állandó értéken tartjuk. A térfogat növekedésével a nyomás csökken. Például egy léggömb egy vákuumkészítő gépben növeli a térfogatát a vákuum létrejöttével.
- Az adiabatikus eljárással kapcsolatban: például a kerékpár gumiabroncs-felfújó szivattyújában lévő dugattyú összenyomása vagy a fecskendő dugattyújának gyors dekompressziója, előzőleg összenyomva a kimeneti nyílással.
