ترمودینامیک

ترمودینامیک

در دنیای فیزیک شاخه ای وجود دارد که وظیفه مطالعه تحولات تولید شده توسط گرما و کار در سیستم را دارد. این در مورد است ترمودینامیک این شاخه ای از فیزیک است که وظیفه مطالعه همه تحولاتی را دارد که فقط ناشی از فرآیندهایی است که شامل تغییر در متغیرهای حالت دما و انرژی در سطح کلان است.

در این مقاله قصد داریم هر آنچه در مورد ترمودینامیک و اصول ترمودینامیک می دانید را برای شما بیان کنیم.

ویژگی های کلیدی

قوانین ترمودینامیک

اگر تجزیه و تحلیل ترمودینامیک کلاسیک را انجام دهیم ، می بینیم که براساس مفهوم سیستم ماکروسکوپی است. این سیستم چیزی بیش از بخشی از جرم فیزیکی یا مفهومی نیست که از محیط خارجی جدا شده است. به منظور مطالعه بهتر سیستم های ترمودینامیکی ، همیشه فرض بر این است که این یک توده فیزیکی است که در اثر تبادل انرژی با اکوسیستم خارجی آشفته نمی شود.

حالت یک سیستم ماکروسکوپی چیست در شرایط تعادل با مقادیری به نام متغیرهای ترمودینامیکی مشخص می شود. همه این متغیرها را می دانیم و دما ، فشار ، حجم و ترکیب شیمیایی هستند. همه این متغیرها همان چیزی است که سیستم ها و تعادل آنها را تعریف می کند. نشانه های اصلی در ترمودینامیک شیمیایی به لطف اتحادیه بین المللی اعمال شده ایجاد شده است. با استفاده از این واحدها می توان کار بهتری انجام داد و قانون ترمودینامیک را توضیح داد.

با این حال ، شاخه ای از ترمودینامیک وجود دارد که تعادل را مطالعه نمی کند ، اما مسئول تجزیه و تحلیل فرآیندهای ترمودینامیکی است که عمدتا توسط نداشتن توانایی دستیابی به شرایط تعادل به روشی پایدار.

قوانین

تعادل گرمایی

این اصول در طول قرن نوزدهم مورد آزار و اذیت قرار گرفت آنها وظیفه تنظیم کلیه تحولات و پیشرفت آنها را دارند. آنها همچنین تجزیه و تحلیل می کنند که حد واقعی برای داشتن تصوری واقعی چیست. آنها بدیهیاتی هستند که قابل اثبات نیستند اما براساس تجربه غیرقابل اثبات هستند. هر نظریه ترمودینامیک بر اساس این اصول است. ما می توانیم 3 اصل اساسی به علاوه اصل را تشخیص دهیم اما این اصلی است که دما را تعریف می کند و در 3 اصل دیگر ضمنی است.

قانون صفر

ما قصد داریم توصیف کنیم که این قانون صفر چیست ، اولین قانونی است که دمایی را توصیف می کند که در بقیه اصول ضمنی است. هنگامی که دو سیستم با یکدیگر تعامل دارند و در تعادل گرمایی قرار می گیرند ، برخی از خصوصیات را دارند. این خصوصیاتی که آنها با یکدیگر به اشتراک می گذارند قابل اندازه گیری و مقدار عددی است. در نتیجه ، اگر این دو سیستم با یک سوم تعادل داشته باشند ، با یکدیگر تعادل خواهند داشت و خاصیتی که تقسیم می شود دما است.

بنابراین ، این اصل اما به سادگی بیان می کند که اگر یک بدن A در تعادل با بدن B بود و این بدن B در تعادل گرمایی با بدن C خواهد بود ، سپس اجسام A و C نیز در تعادل خواهند بود حرارتی این اصل این واقعیت را توضیح می دهد که دو جسم در دماهای مختلف می توانند با یکدیگر تبادل گرما کنند. دیر یا زود هر دو بدن به یک دما می رسند ، بنابراین در تعادل کامل قرار دارند.

قانون اول ترمودینامیک

وقتی جسمی با جسمی سردتر در تماس قرار می گیرد ، تحولی رخ می دهد که منجر به حالت تعادل می شود. این حالت تعادل بر این اساس است که دمای دو بدن برابر است زیرا انتقال انرژی بین بدن گرم برای بدن سرد افزایش می یابد. برای توضیح این پدیده ، دانشمندان تصور کردند که یک ماده گرم که به مقدار بیشتری وجود دارد ، از بدن سردتر عبور می کند. در مورد مایعی تصور می شد که بتواند از طریق جرم حرکت کند تا بتواند تبادل گرما کند.

این اصل وظیفه شناسایی گرما به عنوان نوعی انرژی را دارد. این ماده مادی نیست. به این ترتیب می توان نشان داد که گرما ، که با کالری و کار با ژول اندازه گیری می شود ، برابر است. بنابراین ، امروز می دانیم که 1 کالری تقریباً 4,186 ژول است.

می توان گفت که اولین اصل ترمودینامیک یک اصل صرفه جویی در انرژی است. مقداري از انرژي موجود در موتور گرمايي به کار تبديل مي شود و هر ماشيني مي تواند بدون مصرف انرژي چنين کاري را توليد کند. ما می توانیم این اصل اول را بدین صورت تعیین کنیم: تغییر انرژی داخلی سیستم ترمودینامیکی بسته برابر است با تفاوتی که بین گرمای تامین شده به سیستم و کار انجام شده توسط سیستم گفته شده در محیط وجود دارد.

قانون دوم ترمودینامیک

آنتروپی

این در آغاز بیان می کند که ساخت یک ماشین چرخشی غیرممکن است که فقط منجر به انتقال گرما از یک بدن سرد به یک بدن گرم شود. می توان گفت غیرممکن است تحولی انجام شود که نتیجه آن فقط حاصل شود تبدیل گرمای حاصل از یک منبع واحد به مکانیکی.

این اصل مسئول انکار این احتمال است که حرکت دائمی شناخته شده گونه دوم وجود داشته باشد. ما می دانیم که آنتروپی هنگامی که یک تحول برگشت پذیر اتفاق می افتد ، یک سیستم بدون تغییر باقی می ماند. ما همچنین می دانیم که وقتی تحولی برگشت ناپذیر اتفاق می افتد ، افزایش می یابد.

قانون سوم ترمودینامیک

این اصل آخر با اصل دوم ارتباط نزدیک دارد و از پیامدهای آن محسوب می شود. این اصل تأیید می کند که وجود مطلق را نمی توان با تعداد محدودی از تحولات در رنگ به دست آورد. ما می دانیم که صفر مطلق بیش از حداقل دمای قابل دستیابی نیست. در واحد کلوین می دانیم که 0 است ، اما در درجه سانتیگراد مقدار آن -273.15/XNUMX درجه است.

همچنین بیان می کند که آنتروپی ماده جامدی کاملاً متبلور و با دمای 0 کلوین برابر با 0 است. این بدان معنی است که آنتروپی وجود نخواهد داشت ، بنابراین سیستم کاملاً پایدار خواهد بود. انرژی آزاد سازی ، ترجمه و چرخش ذراتی که آن را تشکیل می دهند در دمای 0 کلوین هیچ چیز نخواهد بود.

امیدوارم با این اطلاعات بتوانید در مورد ترمودینامیک و اصول اولیه بیشتر بدانید.


محتوای مقاله به اصول ما پیوست اخلاق تحریریه. برای گزارش یک خطا کلیک کنید اینجا.

اولین کسی باشید که نظر

نظر خود را بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخشهای موردنیاز علامتگذاری شدهاند با *

*

*

  1. مسئول داده ها: میگل آنخل گاتون
  2. هدف از داده ها: کنترل هرزنامه ، مدیریت نظرات.
  3. مشروعیت: رضایت شما
  4. ارتباط داده ها: داده ها به اشخاص ثالث منتقل نمی شوند مگر با تعهد قانونی.
  5. ذخیره سازی داده ها: پایگاه داده به میزبانی شبکه های Occentus (EU)
  6. حقوق: در هر زمان می توانید اطلاعات خود را محدود ، بازیابی و حذف کنید.