U području fizike postoji grana zadužena za proučavanje transformacija proizvedenih toplinom i radom u sustavu. Radi se o termodinamici. To je grana fizike odgovorna za proučavanje svih prijelaza, koji su samo rezultat procesa koji uključuje promjene varijabli stanja temperature i energije na makro razini. Ima ih nekoliko principi termodinamike koji su temelj mnogih aspekata fizike.
Stoga ćemo vam u ovom članku reći koja su načela termodinamike i koja je njezina važnost.
Karakteristike termodinamike
Ako analiziramo klasičnu termodinamiku, ustanovit ćemo da se ona temelji na konceptu makroskopskih sustava. Taj je sustav samo dio fizičke ili konceptualne kvalitete odvajanja od vanjskog okruženja. Radi boljeg proučavanja termodinamičkog sustava uvijek se pretpostavlja da se radi o fizičkoj masi koja ne ometa ga razmjena energije s vanjskim ekosustavom.
Stanje makroskopskog sustava u ravnoteži specificirano je veličinama koje se nazivaju termodinamičke varijable. Poznate su nam sve ove varijable: temperatura, tlak, volumen i kemijski sastav. Sve ove varijable definiraju sustav i njegovu ravnotežu. Zahvaljujući međunarodnom savezu aplikacija uspostavljeni su glavni simboli kemijske termodinamike. Korištenje ovih jedinica može bolje funkcionirati i objasniti principe termodinamike.
Međutim, postoji grana termodinamike koja ne proučava ravnotežu, Umjesto toga, oni su zaduženi za analizu termodinamičkih procesa za koje je karakteristično da nemaju sposobnost postizanja ravnotežnih uvjeta na stabilan način.
Načela termodinamike
Postoje 4 principa termodinamike, navedena od nule do tri točke, ti zakoni pomažu razumjeti sve zakone fizike u našem svemiru i nemoguće je vidjeti određene pojave u našem svijetu. Poznati su i pod imenom zakona termodinamike. Ti zakoni imaju različito podrijetlo. Neki su formulirani iz prethodnih formula. Posljednji poznati zakon termodinamike je nulti zakon. Ti su zakoni trajni u svim istraživanjima i ispitivanjima koja se provode u laboratoriju. Oni su bitni za razumijevanje funkcioniranja našeg svemira. Opisat ćemo principe termodinamike jedan po jedan.
Prvi princip
Ovaj zakon kaže da se energija ne može stvoriti ili uništiti, već se samo može transformirati. To je također poznato kao zakon očuvanja energije. Zapravo, to znači da će u svakom fizičkom sustavu izoliranom od okoline sva njegova energija uvijek biti ista. Iako se energija može pretvoriti u druge vrste energije u jednom ili drugom obliku, zbroj svih tih energija uvijek je isti.
Navest ćemo primjer kako bismo to bolje razumjeli. Slijedeći ovo načelo, ako fizičkom sustavu u obliku topline pridonesemo određenu količinu energije, možemo izračunati ukupnu energiju pronalaskom razlike između povećanja unutarnje energije i rada sustava i okolice. Odnosno, razlika između energije koju sustav ima u tom trenutku i posla koji je obavio bit će oslobođena toplinska energija.
Drugi princip
Ako ima dovoljno vremena, svi će sustavi na kraju izgubiti ravnotežu. Ovo načelo naziva se i zakon entropije. Može se sažeti na sljedeći način. Količina entropije u svemiru će se vremenom povećavati. Entropija sustava je indeks za mjerenje stupnja poremećaja. Drugim riječima, Drugi princip termodinamike govori nam da kad sustav dosegne točku ravnoteže, povećat će stupanj poremećaja u sustavu. To može značiti da ako sustavu damo dovoljno vremena, on će na kraju postati neuravnotežen.
Ovo je zakon koji je odgovoran za objašnjenje nepovratnosti nekih fizičkih pojava. Na primjer, pomaže nam objasniti zašto papir spaljeni papir ne može se vratiti u svoj izvorni oblik. U ovom sustavu poznatom kao papir i vatra, nered se povećao do te mjere da se nije moguće vratiti svom izvoru. Ovim se zakonom uvodi funkcija stanja entropije koja je u slučaju fizičkih sustava odgovorna za predstavljanje stupnja poremećaja i njegovog neizbježnog gubitka energije.
Da bismo razumjeli drugi princip termodinamike, navest ćemo primjer. Spalimo li određenu količinu tvari i stavimo loptu zajedno s nastalim pepelom, možemo vidjeti da ima manje materije nego u početnom stanju. To je zato što se materija pretvorila u plinove koji Ne mogu se oporaviti i moraju se raspršiti i natrpati. Ovako vidimo da je u prvom stanju postojala barem entropija nego u drugom stanju.
Treći princip
Kad se postigne apsolutna nula, proces fizičkog sustava prestaje. Apsolutna nula je najniža temperatura koju možemo doseći. U ovom slučaju mjerimo temperaturu u stupnjevima Kelvina. Na taj se način može reći da temperatura i hlađenje uzrokuju entropiju sustava na nulu. U tim slučajevima to je više kao određena konstanta. Kad dosegne apsolutnu nulu, proces fizičkog sustava prestaje. Stoga će entropija imati minimalnu, ali konstantnu vrijednost.
Postizanje apsolutne nule ili ne lak je zadatak. Apsolutna nulta vrijednost Kelvinova stupnja je nula, ali ako ga koristimo u Mjerenje Celzijeve temperaturne ljestvice je -273,15 stupnjeva.
Nulti zakon
Ovaj zakon je potonji je pretpostavio i kaže da ako je A = C i B = C, tada je A = B. Time se uspostavljaju osnovna i osnovna pravila ostala tri zakona termodinamike. To je naziv koji preuzima zakon toplinske ravnoteže. Drugim riječima, ako su sustav i drugi sustavi neovisno u toplinskoj ravnoteži, moraju biti u toplinskoj ravnoteži. Ovaj zakon dopušta utvrđivanje temperaturnih načela. Ovaj se princip koristi za usporedbu toplinske energije dva različita objekta u stanju toplinske ravnoteže. Ako su ova dva objekta u toplinskoj ravnoteži, bit će nepotrebno na istoj temperaturi. S druge strane, ako oboje promijene toplinsku ravnotežu trećeg sustava, također će utjecati jedno na drugo.
Nadam se da ćete s ovim podacima saznati više o principima termodinamike njegovih karakteristika.