Ve světě fyziky existuje větev, která je zodpovědná za studium transformací produkovaných teplem a práci v systému. Je to o termodynamika. Je to odvětví fyziky, které je zodpovědné za studium všech transformací, které jsou výsledkem procesů, které zahrnují změny stavových proměnných teploty a energie na makroskopické úrovni. Chcete-li jít hlouběji do tohoto tématu, můžete se podívat na principy termodynamiky a také systémy teplotních jednotek.
V tomto článku vám řekneme vše, co potřebujete vědět o termodynamice a principech termodynamiky.
Hlavní charakteristiky
Pokud provedeme analýzu klasické termodynamiky, zjistíme, že je založena na konceptu makroskopického systému. Tento systém není nic jiného než část fyzické nebo koncepční hmoty oddělená od vnějšího prostředí. Pro lepší studium termodynamických systémů se vždy předpokládá, že se jedná o fyzickou hmotu, která není narušena výměnou energie s vnějším ekosystémem.
Stav makroskopického systému za rovnovážných podmínek je specifikován veličinami zvanými termodynamické proměnné. Všechny tyto proměnné známe a jsou to teplota, tlak, objem a chemické složení. Všechny tyto proměnné definují systémy a jejich rovnováhu. Hlavní notace v chemické termodynamice byly zavedeny díky aplikované mezinárodní unii. S těmito jednotkami můžete pracovat a lépe vysvětlit zákon termodynamiky. Dále studium entropie I v této oblasti je zásadní.
Existuje však odvětví termodynamiky, které nestuduje rovnováhu, ale je zodpovědné za analýzu termodynamických procesů, které jsou charakterizovány hlavně nemít schopnost stabilně dosáhnout rovnovážných podmínek. To souvisí s důležitostí porozumění chování termodynamické cykly v těchto procesech.
zákony
Principy byly odsouzeny během 19. století a jsou jaké Jsou odpovědní za regulaci všech transformací a jejich pokroku. Také analyzují, jaké jsou skutečné limity, aby bylo možné mít skutečnou koncepci. Jsou to axiomy, které nelze dokázat, ale na základě zkušenosti jsou nedokazatelné. Na těchto principech je založena každá teorie termodynamiky. Můžeme rozlišit 3 základní principy plus princip nuly, což je ten, který definuje teplotu a je implicitně obsažen v dalších 3 principech.
Nulový zákon
Popíšeme tento nultý zákon, který je prvním, který je zodpovědný za popis teploty, která je implicitně obsažena ve zbývajících principech. Když dva systémy na sebe vzájemně působí a jsou v tepelné rovnováze, sdílejí některé vlastnosti. Tyto vlastnosti, které spolu sdílejí, lze měřit a přiřadit jim číselnou hodnotu. Výsledkem je, že pokud jsou dva systémy v rovnováze s třetím, budou v rovnováze navzájem a vlastností, která je sdílena, je teplota.
Proto tento nulový princip jednoduše říká, že pokud těleso A bylo v rovnováze s tělesem B a toto těleso B je v tepelné rovnováze s tělesem C, pak budou v rovnováze i tělesa A a C tepelný. Tento princip pomáhá pochopit výměnu tepla mezi tělesy při různých teplotách. Pro ty, kteří chtějí lépe porozumět těmto zákonům, doporučuji navštívit stránku obory fyziky.
První zákon termodynamiky
Když se těleso dostane do kontaktu s tělesem, které je chladnější, dojde k transformaci, která vede k rovnovážnému stavu. Tento stav rovnováhy je založen na stejné teplotě obou těles, protože dochází k přenosu energie mezi horkým tělesem a studeným tělesem. Aby tento jev vysvětlili, vědci předpokládali, že horká látka, která je přítomna ve větším množství, prošla do chladnějšího tělesa. Uvažovalo se o tekutině, která by se mohla pohybovat těstem a vyměňovat teplo.
Tento princip je zodpovědný za identifikaci tepla jako formy energie. Není to hmotná substance. Tímto způsobem bylo možné demonstrovat, že teplo, které se měří v kaloriích, a práce, která se měří v joulech, jsou ekvivalentní. Proto to dnes víme 1 kalorie je přibližně 4,186 XNUMX joulů.
Dá se říci, že první termodynamický zákon je princip zachování energie. Množství energie v tepelném motoru se přemění na práci a neexistuje žádný stroj, který by tuto práci dokázal vyrobit bez spotřeby energie. Tento první princip můžeme stanovit jako: kolísání vnitřní energie uzavřeného termodynamického systému se rovná rozdílu, který existuje mezi teplem dodávaným do systému a prací vykonanou uvedeným systémem v prostředí.
Druhý zákon termodynamiky
Tento princip stanovuje, že není možné vytvořit cyklický stroj, jehož jediným výsledkem je přenos tepla ze studeného tělesa na teplé těleso. Můžeme říci, že je nemožné provést transformaci, jejíž výsledek bude pouze přeměnu tepla, které jsme získali z jednoho zdroje, na mechanickou práci.
Tento princip je zodpovědný za popření možnosti existence známého perpetuálního pohybu druhého druhu. Víme, že entropie systému zůstává izolovaná beze změny, když dojde k reverzibilní transformaci. Víme také, že se zvyšuje, když dojde k nevratné transformaci.
Třetí zákon termodynamiky
Tento poslední princip úzce souvisí s druhým a je považován za jeho důsledek. Tento princip říká, že absolutní nuly nelze dosáhnout s konečným počtem barevných transformací. Víme, že absolutní nula není nic jiného než minimální teplota, které lze dosáhnout. V jednotkách Víme, že kelvin je 0, ale ve stupních Celsia má hodnotu -273.15 stupňů.
Také stanoví, že entropie pro pevnou látku, která je dokonale krystalická a má teplotu 0 kelvinů, je rovna 0. To znamená, že by neexistovala žádná entropie, takže systém by byl zcela stabilní. Energie uvolnění, translace a rotace částic, které ji tvoří, by při teplotě 0 kelvinů nebyla ničím.
Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o termodynamice a základních principech.