Ο Θερμοδυναμική είναι ο τομέας της Φυσικής που μελετά πολλά φαινόμενα και πολύπλοκα φυσικά συστήματα στα οποία ανταλλάσσονται θερμότητα, μετασχηματισμοί ενέργεια και μεταβολές θερμοκρασίας. Η θερμοδυναμική διέπεται από τέσσερατου νόμου.εντροπία, θερμοκρασία, θερμότητα και Ενταση ΗΧΟΥ που μας επιτρέπουν να περιγράψουμε διαφορετικά συστήματα μέσω μεταβλητών όπως η πίεση, Ενταση ΗΧΟΥ, θερμοκρασία, θερμότητα και εντροπία.
Δείτε επίσης: Θερμιδομετρία: μια περίληψη του τι είναι πιο σημαντικό σε αυτόν τον τομέα
Βασικές αρχές θερμοδυναμικής
Η θερμοδυναμική είναι ένα στατιστική περιγραφή της φύσης, μέσω αυτού είναι δυνατόν να συλλάβουμε τη μακροσκοπική συμπεριφορά συστημάτων που περιέχουν πολλά σώματα. Καθώς αυτός ο τομέας μελέτης είναι αρκετά ευρύς, θα παρουσιαστούν ορισμένες θεμελιώδεις έννοιες για να διευκολυνθεί η κατανόηση των νόμων που συζητούνται παρακάτω.
θερμοδυναμικό σύστημα
Τα θερμοδυναμικά συστήματα είναι διακριτές περιοχές των γειτονιών τους λόγω κάποιου χαρακτηριστικού. Αυτές οι περιοχές μπορούν να διαχωριστούν από τοιχώματα, μεμβράνες, μεταξύ άλλων, για παράδειγμα, είναι δυνατόν να εξεταστεί το
αέριο μέσα σε ένα μπαλόνι ως σύστημα.ο ορισμός του Σύστημακλειστό, με τη σειρά του, είναι λίγο πιο περιορισμένη. Τα κλειστά συστήματα είναι εκείνα που δεν ανταλλάσσουν θερμότητα ή άσκηση ή δεν λαμβάνουν εργασία των γειτονιών τους.
Δείτε επίσης: Πώς λειτουργεί το μαύρο φως και πού μπορεί να χρησιμοποιηθεί;
θερμοδυναμική κατάσταση
Η θερμοδυναμική κατάσταση αφορά α σύνολο μεταβλητών που μπορεί να χρησιμοποιηθεί περιγράψτε τις συνθήκες ενός συστήματος. Αυτό επιτρέπει την αναπαραγωγή αυτών των συνθηκών από άλλο πειραματιστή, για παράδειγμα, με άλλα λόγια, η κατάσταση ενός συστήματος συμβολίζει την κατάστασή του, μέσω παραμέτρων όπως πίεση, Ενταση ΗΧΟΥ, θερμοκρασία. Όταν ένα σύστημα υφίσταται αλλαγή θερμοδυναμικής κατάστασης, λέμε ότι έχει υποστεί α μεταμόρφωση.
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)
θερμοδυναμική ισορροπία
Θερμοδυναμική ισορροπία είναι η κατάσταση στην οποία ένα σύστημα δεν παρουσιάζει τάσεις προς την αλλαγή. αυθόρμητη θερμοδυναμική κατάσταση, δηλαδή ένα σύστημα που βρίσκεται σε ισορροπία θερμοδυναμικός δεν αλλάζει αυτόματα την κατάστασή του, εκτός εάν επηρεάζεται από το περιβάλλον του.
Η έννοια της θερμοδυναμικής ισορροπίας είναι επίσης σημαντική για την κατανόηση της ιδέας του αναστρέψιμου μετασχηματισμού και του μη αναστρέψιμου μετασχηματισμού. Μεταμορφώσειςαναστρεπτός είναι αυτά που συμβαίνουν πολύ κοντά στην κατάσταση ισορροπίας, υπό αυτήν την έννοια, ένα σύστημα που υφίσταται αναστρέψιμο μετασχηματισμό επιστρέφει γρήγορα στην ισορροπία.
Μεταμορφώσειςμη αναστρεψιμο είναι εκείνες στις οποίες οι συνθήκες ισορροπίας είναι όλο και λιγότερο προσιτές, καθιστώντας το σύνολο Το σύστημα αλλάζει τα χαρακτηριστικά του με τέτοιο τρόπο ώστε να μην είναι πλέον δυνατό να επιστρέψει στην κατάσταση προηγούμενος.
Θερμοκρασία
Σύμφωνα με την κινητική θεωρία των αερίων, η θερμοκρασία μπορεί να γίνει κατανοητή ως μακροσκοπική εκδήλωση της κινητικής ενέργειας των συστατικών σωματιδίων ενός θερμοδυναμικού συστήματος. Αυτή η θερμοκρασία, επομένως, μετρά το βαθμός ανάδευσης. Η μονάδα μέτρησης είναι το kelvin (K).
Κοίταεπίσης:Ακτίνες γάμμα: ακτινοβολία που προέρχεται από το διάστημα και είναι ικανή να διέρχεται από το ανθρώπινο σώμα
θερμοδυναμική εργασία
Η θερμοδυναμική εργασία είναι η ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ δύο θερμοδυναμικών συστημάτων λόγω της κίνησης των συνόρων του. Για παράδειγμα, όταν θερμαίνετε ένα αέριο μέσα σε ένα έμβολο σύριγγας, σε ένα ορισμένο σημείο, η πίεση που ασκείται από το αέριο είναι αρκετά μεγάλη για να ωθήσει το έμβολο. Αυτή η ενέργεια, λοιπόν, με τη μορφή μηχανική ενέργεια, μεταφέρεται από το αέριο στο εξωτερικό μέσο, προκαλώντας μείωση της θερμοκρασίας και της εσωτερικής ενέργειας του αερίου.
Νόμοι της Θερμοδυναμικής
Υπάρχουν τέσσερις νόμοι της θερμοδυναμικής και καθένας από αυτούς σχετίζεται με μια έννοια του Θερμολογία, ας δούμε ποιοι είναι οι νόμοι της Θερμοδυναμικής και τι λέει ο καθένας από αυτούς:Μηδενικός Θερμοδυναμικός
Ο μηδενικός νόμος της θερμοδυναμικής αναφέρει ότι όλα τα σώματα στο Επικοινωνίαθερμικός μεταφέρετε τη θερμότητα μεταξύ τους μέχρι το ισορροπίαθερμικός. Ο μηδενικός νόμος της θερμοδυναμικής εξηγείται συνήθως σε τρία σώματα: Α, Β και Γ.
Σύμφωνα με αυτήν την εξήγηση, τα σώματα Α, Β και Γ βρίσκονται σε θερμική επαφή για μεγάλο χρονικό διάστημα, οπότε εάν το σώμα Α βρίσκεται σε θερμική ισορροπία με σώμα B, σώμα C θα είναι σε θερμική ισορροπία με τα σώματα A και B, στην περίπτωση αυτή, οι θερμοκρασίες των A, B και C θα είναι ίσες και δεν θα υπάρξουν άλλες ανταλλαγές θερμότητας μεταξύ αυτοί.
"Όλα τα σώματα ανταλλάσσουν θερμότητα μεταξύ τους έως ότου επιτευχθεί η κατάσταση της θερμικής ισορροπίας."
Πρώτος Νόμος Θερμοδυναμικής
Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής αφορά διατήρησησεενέργεια. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, όλη η ενέργεια που μεταφέρεται σε ένα σώμα μπορεί να αποθηκευτεί στο ίδιο το σώμα, στην περίπτωση αυτή, να μετατραπεί σε εσωτερική ενέργεια. Το άλλο μέρος της ενέργειας που μεταφέρεται στο σώμα μπορεί να μεταφερθεί στο περιβάλλον με τη μορφή εργασίας ή με τη μορφή θερμότητας.
Ο τύπος που χρησιμοποιείται για την περιγραφή του πρώτου νόμου της Θερμοδυναμικής φαίνεται παρακάτω, ελέγξτε τον:
"Η διακύμανση της εσωτερικής ενέργειας ενός θερμοδυναμικού συστήματος μετριέται από τη διαφορά μεταξύ της ποσότητας θερμότητας που απορροφάται από αυτό και του ποσού της εργασίας που πραγματοποιείται από αυτό, ή σε αυτήν."
Δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής
Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής αφορά μια φυσική ποσότητα γνωστή ως εντροπία, που είναι ένα μέτρο του αριθμού των θερμοδυναμικών καταστάσεων ενός συστήματος, με άλλα λόγια, η εντροπία δίνει ένα μέτρο τυχαιότητας ή από την αποδιοργάνωση ενός συστήματος.
Τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής
Ο τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής αφορά το κατώτερο όριο θερμοκρασίας: o απόλυτο μηδενικό. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, δεν υπάρχει τρόπος να φτάσει το σώμα απόλυτη μηδενική θερμοκρασία. Εκτός από αυτόν τον ορισμό, αυτός ο νόμος έχει επίσης επιπτώσεις στο απόδοση θερμικών μηχανών, που σε καμία περίπτωση δεν μπορεί να είναι 100%.
Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής
