Στον τομέα της φυσικής, υπάρχει ένας κλάδος που είναι υπεύθυνος για τη μελέτη των μετασχηματισμών που παράγονται από τη θερμότητα και την εργασία στο σύστημα. Πρόκειται για τη θερμοδυναμική. Είναι ένας κλάδος της φυσικής που είναι υπεύθυνος για τη μελέτη όλων των μεταβάσεων, οι οποίες είναι μόνο το αποτέλεσμα μιας διαδικασίας που περιλαμβάνει αλλαγές στις μεταβλητές κατάστασης της θερμοκρασίας και της ενέργειας σε μακροοικονομικό επίπεδο. Υπάρχουν αρκετές αρχές της θερμοδυναμικής που είναι θεμελιώδεις για πολλές πτυχές της φυσικής.
Επομένως, θα σας πούμε σε αυτό το άρθρο ποιες είναι οι αρχές της θερμοδυναμικής και ποια η σημασία της.
Χαρακτηριστικά της θερμοδυναμικής
Αν αναλύσουμε την κλασική θερμοδυναμική, θα διαπιστώσουμε ότι βασίζεται στην έννοια των μακροσκοπικών συστημάτων. Αυτό το σύστημα είναι μόνο μέρος της φυσικής ή εννοιολογικής ποιότητας του διαχωρισμού από το εξωτερικό περιβάλλον. Για να μελετηθεί καλύτερα το θερμοδυναμικό σύστημα, θεωρείται πάντα ότι πρόκειται για μια φυσική μάζα που δεν διαταράσσεται από την ανταλλαγή ενέργειας με το εξωτερικό οικοσύστημα.
Η κατάσταση ενός μακροσκοπικού συστήματος σε ισορροπία καθορίζεται από ποσότητες που ονομάζονται θερμοδυναμικές μεταβλητές. Γνωρίζουμε όλες αυτές τις μεταβλητές: θερμοκρασία, πίεση, όγκο και χημική σύνθεση. Όλες αυτές οι μεταβλητές καθορίζουν το σύστημα και την ισορροπία του. Χάρη στη διεθνή συμμαχία εφαρμογών, έχουν καθιερωθεί τα κύρια σύμβολα της χημικής θερμοδυναμικής. Η χρήση αυτών των μονάδων μπορεί να λειτουργήσει καλύτερα και να εξηγήσει τις αρχές της θερμοδυναμικής.
Ωστόσο, υπάρχει ένας κλάδος της θερμοδυναμικής που δεν μελετά την ισορροπία, Είναι μάλλον υπεύθυνοι για την ανάλυση των θερμοδυναμικών διεργασιών που χαρακτηρίζονται κυρίως από το ότι δεν έχουν την ικανότητα να επιτυγχάνουν συνθήκες ισορροπίας με σταθερό τρόπο.
Αρχές της θερμοδυναμικής
Υπάρχουν 4 αρχές της θερμοδυναμικής, που αναφέρονται από το μηδέν έως τα τρία σημεία, αυτοί οι νόμοι βοηθούν στην κατανόηση όλων των νόμων της φυσικής στο σύμπαν μας και είναι αδύνατο να δούμε ορισμένα φαινόμενα στον κόσμο μας. Είναι επίσης γνωστά με το όνομα των νόμων της θερμοδυναμικής. Αυτοί οι νόμοι έχουν διαφορετική προέλευση. Ορισμένα διατυπώνονται από προηγούμενους τύπους. Ο τελευταίος γνωστός νόμος της θερμοδυναμικής είναι ο μηδενικός νόμος. Αυτοί οι νόμοι είναι μόνιμοι σε όλες τις έρευνες και έρευνες που διεξάγονται στο εργαστήριο. Είναι απαραίτητα για την κατανόηση του πώς λειτουργεί το σύμπαν μας. Θα περιγράψουμε τις αρχές της θερμοδυναμικής μία προς μία.
Πρώτη αρχή
Αυτός ο νόμος λέει ότι η ενέργεια δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί, μπορεί μόνο να μεταμορφωθεί. Αυτό είναι επίσης γνωστό ως νόμος διατήρησης της ενέργειας. Πράγματι, αυτό σημαίνει ότι σε οποιοδήποτε φυσικό σύστημα απομονωμένο από το περιβάλλον του, όλη του η ενέργεια θα είναι πάντα η ίδια. Αν και η ενέργεια μπορεί να μετατραπεί σε άλλους τύπους ενέργειας με τη μία ή την άλλη μορφή, το άθροισμα όλων αυτών των ενεργειών είναι πάντα το ίδιο.
Θα δώσουμε ένα παράδειγμα για να το καταλάβουμε καλύτερα. Ακολουθώντας αυτή την αρχή, εάν συνεισφέρουμε μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας σε ένα φυσικό σύστημα με τη μορφή θερμότητας, μπορούμε να υπολογίσουμε τη συνολική ενέργεια βρίσκοντας τη διαφορά μεταξύ της αύξησης της εσωτερικής ενέργειας και της εργασίας που κάνει το σύστημα και το περιβάλλον του. Δηλαδή, η διαφορά μεταξύ της ενέργειας που έχει το σύστημα εκείνη τη στιγμή και της εργασίας που έχει κάνει θα είναι η θερμική ενέργεια που απελευθερώνεται.
Δεύτερη αρχή
Εάν υπάρχει αρκετός χρόνος, όλα τα συστήματα θα χάσουν τελικά την ισορροπία τους. Αυτή η αρχή ονομάζεται επίσης νόμος της εντροπίας. Μπορεί να συνοψιστεί ως εξής. Η ποσότητα της εντροπίας στο σύμπαν θα αυξηθεί με την πάροδο του χρόνου. Η εντροπία του συστήματος είναι ένας δείκτης για τη μέτρηση του βαθμού της διαταραχής. Με άλλα λόγια, Η δεύτερη αρχή της θερμοδυναμικής μας λέει ότι μόλις το σύστημα φτάσει σε ένα σημείο ισορροπίας, θα αυξήσει τον βαθμό αταξίας στο σύστημα. Αυτό μπορεί να σημαίνει ότι αν δώσουμε σε ένα σύστημα αρκετό χρόνο, τελικά θα γίνει ανισόρροπο.
Αυτός είναι ο νόμος που είναι υπεύθυνος για την εξήγηση του μη αναστρέψιμου ορισμένων φυσικών φαινομένων. Για παράδειγμα, μας βοηθά να εξηγήσουμε γιατί ένα χαρτί ένα χαρτί που έχει καεί δεν μπορεί να επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα. Σε αυτό το σύστημα που είναι γνωστό ως χαρτί και φωτιά, η διαταραχή έχει αυξηθεί σε τέτοιο βαθμό ώστε να μην είναι δυνατή η επιστροφή στην προέλευσή της. Αυτός ο νόμος εισάγει τη λειτουργία εντροπίας, η οποία στην περίπτωση των φυσικών συστημάτων είναι υπεύθυνη για την αναπαράσταση του βαθμού διαταραχής και της αναπόφευκτης απώλειας ενέργειας.
Για να κατανοήσουμε τη δεύτερη αρχή της θερμοδυναμικής θα δώσουμε ένα παράδειγμα. Εάν κάψουμε μια ορισμένη ποσότητα ύλης και βάλουμε τη μπάλα μαζί με την τέφρα που προκύπτει, μπορούμε να δούμε ότι υπάρχει λιγότερη ύλη από ό, τι στην αρχική κατάσταση. Αυτό συμβαίνει επειδή η ύλη έχει μετατραπεί σε αέρια που Δεν μπορούν να ανακτηθούν και πρέπει να σκορπιστούν και να ακατασταθούν. Έτσι βλέπουμε ότι στην κατάσταση ένα υπήρχε τουλάχιστον εντροπία από ό, τι στην κατάσταση δύο.
Τρίτη αρχή
Όταν επιτευχθεί το απόλυτο μηδέν, η διαδικασία του φυσικού συστήματος σταματά. Το απόλυτο μηδέν είναι η χαμηλότερη θερμοκρασία που μπορούμε να φτάσουμε. Σε αυτή την περίπτωση, μετράμε τη θερμοκρασία σε βαθμούς Κέλβιν. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να ειπωθεί ότι η θερμοκρασία και η ψύξη προκαλούν την εντροπία του συστήματος στο μηδέν. Σε αυτές τις περιπτώσεις, είναι περισσότερο σαν μια σταθερή σταθερά. Όταν φτάσει στο απόλυτο μηδέν, η φυσική διαδικασία του συστήματος σταματά. Επομένως, η εντροπία θα έχει μια ελάχιστη αλλά σταθερή τιμή.
Το να φτάσετε στο απόλυτο μηδέν ή όχι είναι εύκολη υπόθεση. Η απόλυτη μηδενική τιμή του βαθμού Κέλβιν είναι μηδέν, αλλά αν τη χρησιμοποιήσουμε σε Η μέτρηση κλίμακας θερμοκρασίας Κελσίου είναι -273,15 μοίρες.
Μηδενικός νόμος
Αυτός ο νόμος είναι ο τελευταίος υπέθεσε και λέει ότι αν A = C και B = C, τότε A = B. Αυτό θεσπίζει τους βασικούς και βασικούς κανόνες των άλλων τριών νόμων της θερμοδυναμικής. Είναι ένα όνομα που υποθέτει τον νόμο της θερμικής ισορροπίας. Με άλλα λόγια, εάν το σύστημα και άλλα συστήματα βρίσκονται ανεξάρτητα σε θερμική ισορροπία, πρέπει να βρίσκονται σε θερμική ισορροπία. Ο νόμος αυτός επιτρέπει την καθιέρωση αρχών θερμοκρασίας. Αυτή η αρχή χρησιμοποιείται για τη σύγκριση της θερμικής ενέργειας δύο διαφορετικών αντικειμένων σε κατάσταση θερμικής ισορροπίας. Εάν αυτά τα δύο αντικείμενα βρίσκονται σε θερμική ισορροπία, θα είναι άσκοπα στην ίδια θερμοκρασία. Από την άλλη πλευρά, εάν αλλάξουν και οι δύο τη θερμική ισορροπία του τρίτου συστήματος, θα επηρεάσουν επίσης ο ένας τον άλλον.
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τις αρχές της θερμοδυναμικής των χαρακτηριστικών του.