熱力学

熱力学

物理学の世界には、熱によって生成され、システム内で機能する変換の研究を担当するブランチがあります。 それはについてです 熱力学。 それは、巨視的レベルでの温度とエネルギーの両方の状態変数の変化を伴うプロセスからのみ生じるすべての変換を研究する責任がある物理学の一分野です。

この記事では、熱力学と熱力学の原理について知っておく必要のあるすべてのことを説明します。

主要な機能

熱力学の法則

古典的な熱力学の分析を行うと、それが巨視的システムの概念に基づいていることがわかります。 このシステムは、外部環境から分離された物理的または概念的な塊の一部にすぎません。 熱力学的システムをよりよく研究するために、それは外部の生態系とのエネルギーの交換によって妨げられない物理的な塊であると常に想定されています。

巨視的システムの状態とは 平衡状態では、熱力学的変数と呼ばれる量によって指定されます。 私たちはこれらすべての変数を知っており、それらは温度、圧力、体積、化学組成です。 これらすべての変数は、システムとその平衡を定義するものです。 化学熱力学にある主な表記法は、適用された国際連合のおかげで確立されました。 これらのユニットを使用すると、熱力学の法則をより適切に機能させて説明することができます。

ただし、平衡を研究しないが、主にによって特徴付けられる熱力学的プロセスの分析を担当する熱力学のブランチがあります 安定した方法で平衡状態を達成する能力を持っていない。

法律

熱平衡

原則はXNUMX世紀の伊佐の間に非難されました 彼らはすべての変革とその進展を規制する責任があります。 彼らはまた、真の概念を持つために実際の限界が何であるかを分析します。 それらは証明することはできませんが、経験に基づいて証明することはできない公理です。 熱力学のすべての理論は、これらの原則に基づいています。 3つの基本原則と原則を区別できますが、それは温度を定義するものであり、他の3つの原則に暗黙的に含まれています。

ゼロ法

このゼロの法則が何であるかを説明します。これは、残りの原則に暗示されている温度を最初に説明したものです。 XNUMXつのシステムが相互作用し、熱平衡状態にある場合、それらはいくつかの特性を共有します。 それらが互いに共有するこれらの特性を測定し、数値を与えることができます。 その結果、XNUMXつのシステムがXNUMX番目のシステムと平衡状態にある場合、それらは互いに平衡状態になり、共有されるプロパティは温度です。

したがって、この原則は、 ボディAはボディBと平衡状態にあり、このボディBはボディCと熱平衡状態になり、ボディAとCも平衡状態になります。 熱の。 この原理は、異なる温度のXNUMXつの物体が互いに熱を交換できるという事実を説明しています。 遅かれ早かれ、両方の体が同じ温度に達するので、それらは完全に平衡状態にあります。

熱力学の第一法則

体がより冷たい体と接触するように置かれるとき、バランスの状態につながる変化が起こります。 この平衡状態は、高温の物体と低温の物体の間でエネルギーの伝達が強化されるため、XNUMXつの物体の温度が等しいという事実に基づいています。 この現象を説明するために、科学者たちは、より多く存在する熱い物質がより冷たい体を通過したと仮定しました。 熱を交換できるように塊の中を移動できる流体が考えられました。

この原則は、熱をエネルギーの一形態として識別する責任があります。 物質ではありません。 このように、カロリーで測定される熱とジュールで測定される仕事は同等であることを示すことができます。 したがって、私たちは今日それを知っています 1カロリーは約4,186ジュールです。

熱力学の第一原理は、エネルギー保存の原理であると言えます。 ヒートエンジンのエネルギー量は仕事に変換され、エネルギーを消費せずにそのような仕事を生み出すことができるすべての機械で見ることができます。 この最初の原則は、次のように確立できます。閉じた熱力学システムの内部エネルギーの変動は、システムに供給される熱と、環境内でシステムによって行われる作業との間に存在する差に等しい。

熱力学の第二法則

エントロピ

これは当初、冷たい体から暖かい体への熱の伝達だけをもたらす周期的な機械を作ることは不可能であると述べています。 結果が次のようになるだけの変換を実行できることは不可能であると言えます。 単一のソースから抽出した熱を機械的な作業に変換することです。

この原則は、第XNUMX種の既知の永続的な動きが存在する可能性を否定する責任があります。 私たちは、 エントロピー 可逆的な変換が行われるとき、システムのは変更されずに分離されたままになります。 また、不可逆的な変換が発生すると増加することもわかっています。

熱力学の第XNUMX法則

この最後の原則はXNUMX番目の原則と密接に関連しており、その結果と見なされます。 この原則は、有限数の変換では絶対的な存在をカラーで達成できないことを確認しています。 絶対ゼロが存在するのは、到達可能な最低温度以下であることがわかっています。 単位で ケルビンは0であることがわかっていますが、セルシウス度では-273.15度の値になります。

また、0ケルビンの温度で完全に結晶性である固体のエントロピーは0に等しいと述べています。これは、エントロピーがないため、システムが完全に安定していることを意味します。 それを構成する粒子の解放、並進、回転のエネルギーは、0ケルビンの温度では何もありません。

この情報で、熱力学と基本原理についてもっと学ぶことができることを願っています。


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