Nel mondo della fisica esiste una branca che si occupa di studiare le trasformazioni prodotte dal calore e lavorare in un sistema. Si tratta di termodinamica. È una branca della fisica che è responsabile dello studio di tutte le trasformazioni che sono solo il risultato di processi che comportano cambiamenti nelle variabili di stato sia della temperatura che dell'energia a livello macroscopico.
In questo articolo ti diremo tutto ciò che devi sapere sulla termodinamica e sui principi della termodinamica.
caratteristiche principali
Se facciamo un'analisi della termodinamica classica vediamo che si basa sul concetto di sistema macroscopico. Questo sistema non è altro che una porzione di massa fisica o concettuale separata dall'ambiente esterno. Per studiare meglio i sistemi termodinamici si assume sempre che si tratti di una massa fisica non disturbata dallo scambio di energia con l'ecosistema esterno.
Lo stato di un sistema macroscopico che cos'è in condizioni di equilibrio è specificato da quantità chiamate variabili termodinamiche. Conosciamo tutte queste variabili e sono temperatura, pressione, volume e composizione chimica. Tutte queste variabili sono ciò che definisce i sistemi e il loro equilibrio. Le principali notazioni che si hanno nella termodinamica chimica sono state stabilite grazie all'unione internazionale applicata. Con queste unità è possibile lavorare e spiegare meglio la legge della termodinamica.
Tuttavia, esiste una branca della termodinamica che non studia l'equilibrio, ma è responsabile dell'analisi dei processi termodinamici che sono principalmente caratterizzati da non avere la capacità di raggiungere condizioni di equilibrio in modo stabile.
legislazione
I principi furono denunciati durante il XIX secolo Isa coloro che Sono incaricati di regolare tutte le trasformazioni e il loro progresso. Analizzano anche quali sono i limiti reali per avere una vera concezione. Sono assiomi che non possono essere dimostrati ma non sono provabili sulla base dell'esperienza. Ogni teoria della termodinamica si basa su questi principi. Possiamo distinguere 3 principi di base più il principio ma quello è quello che definisce la temperatura e che è implicito negli altri 3 principi.
Zero legge
Descriveremo cos'è questa legge zero, che è la prima a descrivere la temperatura che è implicita nel resto dei principi. Quando due sistemi interagiscono tra loro e sono in equilibrio termico, condividono alcune proprietà. Queste proprietà che condividono tra loro possono essere misurate e assegnate un valore numerico. Di conseguenza, se i due sistemi sono in equilibrio con un terzo, saranno in equilibrio tra loro e la proprietà condivisa è la temperatura.
Pertanto, questo principio afferma semplicemente che se un corpo A era in equilibrio con un corpo B e questo corpo B sarà in equilibrio termico con un corpo C, quindi anche i corpi A e C saranno in equilibrio termico. Questo principio spiega il fatto che due corpi a temperature diverse possono scambiarsi calore tra loro. Prima o poi entrambi i corpi raggiungono la stessa temperatura, quindi sono in totale equilibrio.
Prima legge della termodinamica
Quando un corpo viene messo a contatto con un corpo più freddo, avviene una trasformazione che porta ad uno stato di equilibrio. Questo stato di equilibrio si basa sul fatto che le temperature dei due corpi sono uguali poiché viene potenziato un trasferimento di energia tra il corpo caldo per il corpo freddo. Per spiegare questo fenomeno, gli scienziati hanno ipotizzato che una sostanza calda che è presente in quantità maggiori, attraversasse un corpo più freddo. Si è pensato a un fluido che potesse muoversi attraverso la massa per poter scambiare calore.
Questo principio è responsabile dell'identificazione del calore come una forma di energia. Non è una sostanza materiale. In questo modo, si potrebbe dimostrare che il calore, che si misura in calorie e il lavoro, che si misura in joule, sono equivalenti. Pertanto, lo sappiamo oggi 1 caloria corrisponde a circa 4,186 joule.
Si può dire che il primo principio della termodinamica è un principio di conservazione dell'energia. Una quantità di energia in un motore termico viene convertita in lavoro e può essere vista da qualsiasi macchina in grado di produrre tale lavoro senza consumare energia. Possiamo stabilire questo primo principio come: la variazione dell'energia interna di un sistema termodinamico chiuso è uguale alla differenza che esiste tra il calore fornito all'impianto e il lavoro svolto da detto sistema nell'ambiente.
Seconda legge della termodinamica
Questo all'inizio afferma che è impossibile realizzare una macchina ciclica che si traduca solo nel trasferimento di calore da un corpo freddo a un corpo caldo. Possiamo dire che è impossibile che si possa realizzare una trasformazione il cui risultato sarà solo quella di trasformare il calore che abbiamo estratto da un'unica fonte in lavoro meccanico.
Questo principio è responsabile della negazione della possibilità che ci sia il noto moto perpetuo della seconda specie. Sappiamo che il file entropia di un sistema rimane isolato immutato quando avviene una trasformazione reversibile. Sappiamo anche che aumenta quando avviene una trasformazione irreversibile.
Terza legge della termodinamica
Quest'ultimo principio è strettamente correlato al secondo e ne viene considerato una conseguenza. Questo principio afferma che l'essere assoluto non può essere raggiunto a colori con un numero finito di trasformazioni. Sappiamo che lo zero assoluto non è superiore alla temperatura minima che si può raggiungere. In unità Kelvin sappiamo che è 0, ma in gradi Celsius ha un valore di -273.15 gradi.
Afferma inoltre che l'entropia per un solido perfettamente cristallino con una temperatura di 0 kelvin è uguale a 0. Ciò significa che non ci sarebbe entropia, quindi il sistema sarebbe totalmente stabile. L'energia di liberazione, traslazione e rotazione delle particelle che lo compongono sarebbe nulla alla temperatura di 0 kelvin.
Spero che con queste informazioni possiate imparare di più sulla termodinamica e sui principi di base.