A fizika világában van egy ág, amely felelős a hő által termelt és a rendszerben működő átalakulások tanulmányozásáért. Ez a termodinamika. Ez a fizika egy ága, amely felelős mindazon átalakulások tanulmányozásáért, amelyek csak olyan folyamatokból adódnak, amelyek makroszkopikus szinten változást jelentenek mind a hőmérséklet, mind az energia állapotváltozóiban.
Ebben a cikkben mindent elmondunk, amit tudnia kell a termodinamikáról és a termodinamika alapelveiről.
Főbb jellemzők
Ha elvégezzük a klasszikus termodinamika elemzését, azt látjuk, hogy az a makroszkopikus rendszer koncepcióján alapszik. Ez a rendszer nem más, mint a fizikai vagy fogalmi tömeg egy része, amely el van választva a külső környezettől. A termodinamikai rendszerek jobb tanulmányozása érdekében mindig azt feltételezzük, hogy ez egy fizikai tömeg, amelyet nem zavar a külső ökoszisztémával történő energiacsere.
A makroszkopikus rendszer állapota, ami van egyensúlyi körülmények között a termodinamikai változóknak nevezett mennyiségek határozzák meg. Mindezeket a változásokat ismerjük, ezek hőmérséklet, nyomás, térfogat és kémiai összetétel. Mindezek a változók határozzák meg a rendszereket és azok egyensúlyát. A kémiai termodinamikában alkalmazott főbb jelöléseket az alkalmazott nemzetközi uniónak köszönhetően sikerült megállapítani. Ezekkel az egységekkel jobban meg lehet dolgozni és meg lehet magyarázni a termodinamika törvényét.
Van azonban a termodinamika egyik ága, amely nem tanulmányozza az egyensúlyt, hanem a termodinamikai folyamatok elemzéséért felel, amelyekre főként nem képes stabil módon egyensúlyi feltételeket elérni.
törvények
Az alapelveket a XNUMX. század során felmondták Isa azok, akik Feladatuk az összes átalakulás és előrehaladásuk szabályozása. Azt is elemzik, hogy mik a valódi korlátok annak érdekében, hogy valódi felfogásuk legyen. Olyan axiómák, amelyeket nem lehet bizonyítani, de a tapasztalatok alapján bizonyíthatatlanok. A termodinamika minden elmélete ezeken az elveken alapszik. Megkülönböztethetünk 3 alapelvet és az elvet, de ez határozza meg a hőmérsékletet, és implicit a másik 3 alapelvben.
Nulla törvény
Leírjuk, hogy mi ez a nulla törvény, amely elsőként írja le azt a hőmérsékletet, amely implicit a többi alapelvben. Amikor két rendszer kölcsönhatásba lép egymással, és hőegyensúlyban van, megoszlik a tulajdonságok egy része. Ezeket a tulajdonságokat, amelyeket megosztanak egymással, meg lehet mérni és számszerű értéket adni. Ennek eredményeként, ha a két rendszer egyensúlyban van a harmadikkal, akkor egyensúlyban lesznek egymással, és a közös tulajdonság a hőmérséklet.
Ezért ez az elv, de egyszerűen kimondja, hogy ha egy A test egyensúlyban volt egy B testtel, és ez a B test termikus egyensúlyban lesz egy C testtel, akkor az A és C testek is egyensúlyban lesznek termikus. Ez az elv magyarázza azt a tényt, hogy két különböző hőmérsékletű test képes hőcserét folytatni egymással. Előbb vagy utóbb mindkét test eléri ugyanazt a hőmérsékletet, tehát teljes egyensúlyban van.
A termodinamika első törvénye
Amikor egy testet egy hidegebb testtel érintkezésbe hoznak, átalakulás megy végbe, amely egyensúlyi állapothoz vezet. Ez az egyensúlyi állapot azon a tényen alapul, hogy a két test hőmérséklete egyenlő, mivel a hideg test számára az energiaátadás fokozódik a forró test között. Ennek a jelenségnek a magyarázata érdekében a tudósok azt feltételezték, hogy egy nagyobb mennyiségben jelen lévő forró anyag áthaladt egy hidegebb testen. Olyan folyadékra gondoltak, amely képes a tömegben mozogni, hogy képes legyen hőcserére.
Ez az elv felelős a hő mint energiafajta azonosításáért. Ez nem anyagi anyag. Így kimutatható, hogy a kalóriában mért hő és a joule-ban kifejezett munka egyenértékű. Ezért ma ezt tudjuk 1 kalória körülbelül 4,186 joule.
Elmondható, hogy a termodinamika első alapelve az energia megőrzésének alapelve. A hőmotor energiamennyisége munkává alakul, és minden olyan gép láthatja, amely energiafogyasztás nélkül képes ilyen munkát produkálni. Ezt az első elvet úgy állapíthatjuk meg, hogy: egy zárt termodinamikai rendszer belső energiájának változása megegyezik a rendszerbe juttatott hő és a rendszer által a környezetben végzett munka közötti különbséggel.
A termodinamika második törvénye
Ez az elején azt állítja, hogy lehetetlen olyan ciklikus gépet készíteni, amely csak a hideg testből a meleg testbe történő hőátadást eredményezi. Mondhatjuk, hogy lehetetlen, hogy olyan átalakítást hajtsunk végre, amelynek csak az lesz az eredménye hogy az egyetlen forrásból kinyert hőt mechanikai munkává alakítsuk át.
Ennek az elvnek az a feladata, hogy tagadja annak a lehetőségét, hogy a második faj ismert örökmozgása létezik. Tudjuk, hogy a entrópia egy rendszer változatlanul elszigetelt marad, ha reverzibilis átalakulás történik. Azt is tudjuk, hogy növekszik, ha visszafordíthatatlan átalakulás történik.
A termodinamika harmadik törvénye
Ez az utolsó elv szorosan kapcsolódik a másodikhoz, és ennek következményének tekinthető. Ez az elv megerősíti, hogy az abszolút lény nem érhető el színesben véges számú transzformációval. Tudjuk, hogy abszolút nulla nem több, mint az elérhető minimális hőmérséklet. Egységekben Kelvin tudjuk, hogy 0, de Celsius fokban értéke -273.15 fok.
Azt is kimondja, hogy a tökéletesen kristályos, 0 kelvin hőmérsékletű szilárd anyag entrópiája 0. Ez azt jelenti, hogy nem lenne entrópia, így a rendszer teljesen stabil lenne. Az azt alkotó részecskék felszabadulásának, transzlációjának és forgásának energiája 0 kelvin hőmérsékleten semmi sem lenne.
Remélem, hogy ezekkel az információkkal többet megtudhat a termodinamikáról és az alapelvekről.