Dalam dunia fisika terdapat cabang yang bertugas mempelajari transformasi yang dihasilkan oleh panas dan kerja dalam suatu sistem. Ini tentang termodinamika. Ini adalah cabang fisika yang bertanggung jawab untuk mempelajari semua transformasi yang hanya dihasilkan dari proses yang melibatkan perubahan dalam variabel keadaan suhu dan energi pada tingkat makroskopik.
Pada artikel ini kami akan memberi tahu Anda semua yang perlu Anda ketahui tentang termodinamika dan prinsip-prinsip termodinamika.
Fitur utama
Jika kita membuat analisis termodinamika klasik kita melihat bahwa hal itu didasarkan pada konsep sistem makroskopik. Sistem ini tidak lebih dari sebagian dari massa fisik atau konseptual yang dipisahkan dari lingkungan luarnya. Untuk mempelajari sistem termodinamika dengan lebih baik, selalu diasumsikan bahwa itu adalah massa fisik yang tidak terganggu oleh pertukaran energi dengan ekosistem luar.
Keadaan sistem makroskopis dalam kondisi kesetimbangan itu ditentukan oleh kuantitas yang disebut variabel termodinamika. Semua variabel ini kita ketahui dan suhu, tekanan, volume dan komposisi kimia. Semua variabel inilah yang menentukan sistem dan ekuilibriumnya. Notasi utama yang dimiliki dalam termodinamika kimia telah ditetapkan berkat persatuan internasional yang diterapkan. Dengan unit-unit ini dimungkinkan untuk bekerja dan menjelaskan hukum termodinamika dengan lebih baik.
Namun, ada cabang termodinamika yang tidak mempelajari kesetimbangan, tetapi bertanggung jawab untuk menganalisis proses termodinamika yang utamanya dicirikan oleh tidak memiliki kemampuan untuk mencapai kondisi keseimbangan secara stabil.
Hukum
Prinsip-prinsip tersebut dikecam selama abad ke-XNUMX Isa orang-orang yang Mereka bertugas mengatur semua transformasi dan kemajuan mereka. Mereka juga menganalisis apa batasan sebenarnya untuk memiliki konsepsi yang benar. Mereka adalah aksioma yang tidak dapat dibuktikan tetapi tidak dapat dibuktikan berdasarkan pengalaman. Setiap teori termodinamika didasarkan pada prinsip-prinsip ini. Kita dapat membedakan 3 prinsip dasar ditambah prinsip tetapi itu adalah prinsip yang menentukan suhu dan itu tersirat dalam 3 prinsip lainnya.
Hukum nol
Kami akan menjelaskan apa hukum nol ini, yang pertama menjelaskan suhu yang tersirat dalam prinsip-prinsip lainnya. Ketika dua sistem berinteraksi satu sama lain dan berada dalam kesetimbangan termal, mereka berbagi beberapa sifat. Properti yang mereka bagi satu sama lain ini dapat diukur dan diberi nilai numerik. Akibatnya, jika kedua sistem berada dalam kesetimbangan dengan yang ketiga, keduanya akan berada dalam kesetimbangan satu sama lain dan sifat yang terbagi adalah suhu.
Oleh karena itu, prinsip ini hanya menyatakan bahwa jika Sebuah benda A berada dalam kesetimbangan dengan benda B dan benda B ini akan berada dalam kesetimbangan termal dengan benda C, maka benda A dan C juga akan berada dalam kesetimbangan panas. Prinsip ini menjelaskan fakta bahwa dua benda pada suhu yang berbeda dapat bertukar panas satu sama lain. Cepat atau lambat, kedua benda mencapai suhu yang sama, sehingga mereka berada dalam kesetimbangan total.
Hukum Pertama Termodinamika
Ketika tubuh ditempatkan dalam kontak dengan tubuh yang lebih dingin, transformasi terjadi yang mengarah pada keseimbangan. Keadaan kesetimbangan ini didasarkan pada fakta bahwa suhu kedua benda sama karena transfer energi ditingkatkan antara benda panas ke benda dingin. Untuk menjelaskan fenomena ini, para ilmuwan berasumsi bahwa zat panas yang hadir dalam jumlah yang lebih banyak, melewati benda yang lebih dingin. Itu dianggap sebagai fluida yang dapat bergerak melalui massa untuk dapat bertukar panas.
Prinsip ini bertanggung jawab untuk mengidentifikasi panas sebagai bentuk energi. Itu bukan substansi material. Dengan cara ini, dapat ditunjukkan bahwa panas, yang diukur dalam kalori dan kerja yang diukur dalam joule, adalah setara. Oleh karena itu, kita tahu hari ini 1 kalori kira-kira 4,186 joule.
Dapat dikatakan bahwa prinsip pertama termodinamika adalah prinsip kekekalan energi. Sejumlah energi dalam mesin kalor diubah menjadi kerja dan dapat dilihat oleh mesin mana pun yang dapat menghasilkan pekerjaan semacam itu tanpa mengonsumsi energi. Kita dapat menetapkan prinsip pertama ini sebagai: variasi energi internal sistem termodinamika tertutup sama dengan perbedaan yang ada antara panas yang disuplai ke sistem dan pekerjaan yang dilakukan oleh sistem tersebut di lingkungan.
Hukum kedua termodinamika
Ini pada awalnya menyatakan bahwa tidak mungkin membuat mesin siklis yang hanya menghasilkan perpindahan panas dari benda dingin ke benda hangat. Bisa dikatakan tidak mungkin suatu transformasi dapat dilakukan yang hasilnya hanya akan terjadi yaitu mengubah panas yang telah kita ekstrak dari satu sumber menjadi pekerjaan mekanis.
Prinsip ini bertanggung jawab untuk menyangkal kemungkinan adanya gerakan abadi yang terkenal dari spesies kedua. Kami tahu bahwa entropi dari suatu sistem tetap terisolasi tidak berubah ketika transformasi reversibel terjadi. Kita juga tahu bahwa itu meningkat ketika transformasi yang tidak dapat diubah terjadi.
Hukum ketiga termodinamika
Prinsip terakhir ini terkait erat dengan yang kedua dan dianggap sebagai konsekuensi darinya. Prinsip ini menegaskan bahwa keberadaan absolut tidak dapat dicapai dalam warna dengan jumlah transformasi yang terbatas. Kita tahu bahwa ada nol mutlak tidak lebih dari suhu minimum yang bisa dicapai. Dalam satuan Kelvin yang kita ketahui adalah 0, tetapi dalam derajat Celcius nilainya -273.15 derajat.
Ini juga menyatakan bahwa entropi untuk padatan yang kristalin sempurna dengan suhu 0 kelvin sama dengan 0. Ini berarti tidak akan ada entropi, sehingga sistem akan stabil total. Energi pembebasan, translasi, dan rotasi partikel penyusunnya tidak akan ada artinya pada suhu 0 kelvin.
Saya berharap dengan informasi ini Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang termodinamika dan prinsip-prinsip dasar.