I fysikens verden er der en gren, der er ansvarlig for at studere de transformationer, der produceres af varme og arbejde i et system. Det handler om termodynamik. Det er en gren af fysikken, der er ansvarlig for at studere alle de transformationer, der kun skyldes processer, der involverer ændringer i tilstandsvariablerne for både temperatur og energi på makroskopisk niveau.
I denne artikel vil vi fortælle dig alt hvad du behøver at vide om termodynamik og principperne for termodynamik.
Vigtigste funktioner
Hvis vi foretager en analyse af klassisk termodynamik, ser vi, at den er baseret på begrebet makroskopisk system. Dette system er intet andet end en del af fysisk eller konceptuel masse, der er adskilt fra det eksterne miljø. For bedre at kunne studere termodynamiske systemer antages det altid, at det er en fysisk masse, der ikke forstyrres af udveksling af energi med det eksterne økosystem.
Tilstanden for et makroskopisk system, hvad der er under ligevægtsbetingelser specificeres det af mængder kaldet termodynamiske variabler. Alle disse variabler er kendt for os og er temperatur, tryk, volumen og kemisk sammensætning. Alle disse variabler er, hvad der definerer systemerne og deres ligevægt. De vigtigste notationer, der findes inden for kemisk termodynamik, er blevet etableret takket være den anvendte internationale union. Med disse enheder kan termodynamikloven bedre bearbejdes og forklares.
Der er dog en gren af termodynamik, der ikke studerer ligevægt, men som er ansvarlig for at analysere termodynamiske processer, der primært er kendetegnet ved ikke har evnen til at opnå ligevægtsforhold på en stabil måde.
love
Principperne blev fordømt i det XNUMX. århundrede Isa dem der De har ansvaret for at regulere alle transformationer og deres fremskridt. De analyserer også, hvad de reelle grænser er for at få en ægte opfattelse. De er aksiomer, der ikke kan bevises, men som ikke kan bevises baseret på erfaring. Hver teori om termodynamik er baseret på disse principper. Vi kan skelne mellem 3 grundlæggende principper plus princippet, men det er det, der definerer temperaturen, og som er implicit i de andre 3 principper.
Nul lov
Vi skal beskrive, hvad denne nul lov er, som er den første til at beskrive den temperatur, der er implicit i resten af principperne. Når to systemer interagerer med hinanden og er i termisk ligevægt, deler de nogle af egenskaberne. Disse egenskaber, som de deler med hinanden, kan måles og gives en numerisk værdi. Som et resultat, hvis de to systemer er i ligevægt med et tredje, vil de være i ligevægt med hinanden, og den egenskab, der deles, er temperatur.
Derfor siger dette princip, men blot, at hvis et legeme A var i ligevægt med et legeme B, og dette legeme B vil være i termisk ligevægt med et legeme C, så vil legeme A og C også være i ligevægt termisk. Dette princip forklarer det faktum, at to kroppe ved forskellige temperaturer kan udveksle varme med hinanden. Før eller senere når begge kroppe den samme temperatur, så de er i total ligevægt.
Første lov om termodynamik
Når et legeme bringes i kontakt med et legeme, der er koldere, finder en transformation sted, der fører til en balancestilstand. Denne ligevægtstilstand er baseret på det faktum, at temperaturen i de to legemer er ens, da en overførsel af energi forbedres mellem det varme legeme til det kolde legeme. For at forklare dette fænomen antog forskerne, at et varmt stof, der findes i større mængder, passerede et koldere legeme. Man tænkte på en væske, der kunne bevæge sig gennem massen for at kunne udveksle varme.
Dette princip er ansvarlig for at identificere varme som en form for energi. Det er ikke et væsentligt stof. På denne måde kunne det vises, at varme, der måles i kalorier og arbejde, der måles i joule, er ækvivalente. Derfor ved vi det i dag 1 kalorieindhold er cirka 4,186 joule.
Det kan siges, at det første princip for termodynamik er et princip om energibesparelse. En mængde energi i en varmemotor omdannes til arbejde og kan ses af enhver maskine, der kan producere sådant arbejde uden at forbruge energi. Vi kan fastslå dette første princip som: variationen af den indre energi i et lukket termodynamisk system er lig med forskellen mellem den varme, der tilføres systemet og det arbejde, systemet udfører i miljøet.
Anden lov om termodynamik
Dette i starten siger, at det er umuligt at fremstille en cyklisk maskine, der kun resulterer i overførsel af varme fra et koldt legeme til et varmt legeme. Vi kan sige, at det er umuligt, at der kan gennemføres en transformation, hvis resultat kun bliver at omdanne den varme, vi har hentet fra en enkelt kilde, til mekanisk arbejde.
Dette princip er ansvarlig for at benægte muligheden for, at den kendte evige bevægelse af den anden art eksisterer. Vi ved, at entropi af et system forbliver isoleret uændret, når en reversibel transformation finder sted. Vi ved også, at det stiger, når en irreversibel transformation finder sted.
Tredje lov om termodynamik
Dette sidste princip er tæt knyttet til det andet og betragtes som en konsekvens af det. Dette princip bekræfter, at det absolutte væsen ikke kan opnås i farve med et endeligt antal transformationer. Vi ved, at der er absolut nul, ikke er mere end den minimale temperatur, der kan nås. I enheder Kelvin vi ved, at det er 0, men i grader Celsius har det en værdi på -273.15 grader.
Det hedder også, at entropien for et fast stof, der er perfekt krystallinsk med en temperatur på 0 kelvin, er lig med 0. Dette betyder, at der ikke ville være nogen entropi, så systemet ville være helt stabilt. Energien til frigørelse, translation og rotation af de partikler, der komponerer den, ville være intet ved en temperatur på 0 kelvin.
Jeg håber, at du med disse oplysninger kan lære mere om termodynamik og grundlæggende principper.