Det er begrepet som brukes for å omfatte rekken av studier og eksperimenter som utføres under fysikkens lover, som i detalj analyserer balansen mellom de jordiske elementene, samt hvordan varme og energi påvirker livet på planeten og materialer som utgjør det. Fra dette har det vært mulig å lage forskjellige maskiner som hjelper i industrielle prosesser. Ordet kommer fra de greske ordene θερμο og δύναμις, som betyr "termo" og "varme.
Hva er termodynamikk
Innholdsfortegnelse
Definisjonen av termodynamikk indikerer at det er vitenskapen som spesifikt behandler lovene som styrer transformasjonen av termisk energi til mekanisk energi og omvendt. Den er basert på tre grunnleggende prinsipper og har åpenbare filosofiske implikasjoner og tillater også formulering av begreper som er blant de mest vidtrekkende i fysikk.
Innenfor dette brukes forskjellige metoder for undersøkelse og forståelse av de nødvendige objektene, som omfattende og ikke-omfattende størrelser. Den omfattende studerer intern energi, molær sammensetning eller volum og den andre på sin side studerer trykk, temperatur og kjemisk potensial; allikevel brukes andre størrelser for nøyaktig analyse.
Hva studerer termodynamikk
Termodynamikk studerer utvekslingen av termisk energi mellom systemer og de mekaniske og kjemiske fenomenene som slike utvekslinger innebærer. På en bestemt måte har den ansvaret for å studere fenomenene der det er transformasjon av mekanisk energi til termisk energi eller omvendt, fenomener som kalles termodynamiske transformasjoner.
Det regnes som en fenomenologisk vitenskap, siden det fokuserer på makroskopiske studier av gjenstander og andre. På samme måte bruker den andre vitenskaper for å kunne forklare fenomenene den søker å identifisere i sine analyseobjekter, for eksempel statistisk mekanikk. Termodynamiske systemer bruker noen ligninger som hjelper til med å blande egenskapene deres.
Blant dets grunnleggende prinsipper kan man finne at energi, som kan overføres fra en kropp til en annen, gjennom varme. Den brukes på mange studieretninger som engineering, samt samarbeide med utvikling av motorer, studere faseendringer, kjemiske reaksjoner og sorte hull.
Hva er et termodynamisk system
Kroppen, eller settet av legemer, som en termodynamisk transformasjon finner sted over, kalles et termodynamisk system. Studiet av et system gjøres med utgangspunkt i staten, det vil si fra dets fysiske forhold i et gitt øyeblikk. På mikroskopisk nivå kan denne tilstanden beskrives av koordinater eller termiske variabler, som masse, trykk, temperatur, etc., som er perfekt målbare, men på mikroskopisk nivå, fraksjonene (molekyler, atomer) som utgjør systemet og identifiser settet av posisjoner og hastigheter for disse partiklene som de mikroskopiske egenskapene til slutt avhenger av.
I tillegg er et termodynamisk system et område i rommet som er underlagt studien som utføres og som er begrenset av en overflate som kan være ekte eller imaginær. Regionen utenfor systemet som samhandler med det kalles systemmiljøet. Det termodynamiske systemet samhandler med omgivelsene gjennom utveksling av materie og energi.
Overflaten som skiller systemet fra resten av konteksten, kalles en vegg, og i henhold til dets egenskaper er de klassifisert i tre typer som er:
Åpent termodynamisk system
Det er utvekslingen mellom energi og materie.
Lukket termodynamisk system
Det bytter ikke noe, men det bytter energi.
Isolert termodynamisk system
Det bytter ikke materie eller energi.
Prinsipper for termodynamikk
Termodynamikk har visse grunnleggende faktorer som bestemmer de grunnleggende fysiske størrelsene som representerer termodynamiske systemer. Disse prinsippene forklarer hvordan deres oppførsel er under visse forhold og forhindrer fremveksten av visse fenomener.
En kropp sies å være i termisk likevekt når varmen den oppfatter og avgir er lik. I dette tilfellet er temperaturen på alle punktene og forblir konstant. Et paradoksalt tilfelle av termisk likevekt er et jern eksponert for solen.
Når kroppens temperatur er nådd, forblir temperaturen i denne kroppen høyere enn miljøets temperatur fordi det kontinuerlige bidraget fra solenergi kompenseres av det som kroppen utstråler og mister den med sin ledning og konveksjon.
Den null prinsipp termodynamikk eller nulltermodynamiske loven er til stede når to legemer som er i kontakt er ved samme temperatur etter å ha nådd termisk likevekt. Det er lett å forstå at den kaldeste kroppen varmes opp og den varmere avkjøles, og dermed avtar nettovarmestrømmen mellom dem når temperaturforskjellen deres avtar.
"> Laster inn…Første lov om termodynamikk
Det første prinsippet for termodynamikk er prinsippet om bevaring av energi (riktig og i samsvar med relativitetsteorien til materie-energi) ifølge hvilken den verken er skapt eller ødelagt, selv om den kan transformeres på en bestemt måte til en annen.
Generaliseringen av energiprinsippet lar oss bekrefte at variasjonen av et indre system er summen av arbeidet som blir utført og overført, en logisk uttalelse siden det er fastslått at arbeid og varme er måtene å overføre energi på, og at det ikke er skape eller ødelegge.
Intern energi i et system forstås som summen av de forskjellige energiene og av alle partiklene som komponerer det, for eksempel: kinetisk energi til translasjon, rotasjon og vibrasjon, energi til binding, kohesjon, etc.
Det første prinsippet har noen ganger blitt uttalt som umuligheten av eksistensen av den evige mobil av den første typen, det vil si muligheten for å produsere arbeid uten å forbruke energi på noen av måtene det manifesterer seg på.
Andre prinsippet om termodynamikk
Dette andre prinsippet omhandler irreversibiliteten til fysiske hendelser, spesielt på tidspunktet for varmeoverføring.
Et stort antall eksperimentelle fakta viser at transformasjonene som forekommer naturlig har en viss betydning, uten å bli observert, at de spontant blir utført i motsatt retning.
Det andre prinsippet om termodynamikk er en generalisering av hva erfaringen lærer om den forstand spontane transformasjoner forekommer i. Den støtter forskjellige formuleringer som faktisk er likeverdige. Lord Kelvin, britisk fysiker og matematiker, uttalte det i disse ordene i 1851 "Det er umulig å gjennomføre transformasjonen hvis eneste resultat er konvertering til arbeid av varmen ekstrahert fra en enkelt kilde med jevn temperatur"
Dette er en av de viktigste lovene om termodynamikk i fysikk; Selv om de kan formuleres på mange måter, fører de alle til forklaringen på begrepet irreversibilitet og entropi. Den tyske fysikeren og matematikeren, Rudolf Clausius, etablerte en ulikhet som er relatert mellom temperaturene til et vilkårlig antall termiske kilder og mengden varme absorbert av dem, når et stoff går gjennom en hvilken som helst syklisk prosess, reversibel eller irreversibel, som utveksler varme med kildene.
I et vannkraftverk produseres elektrisk energi fra den potensielle energien til det oppdemmede vannet. Denne kraften blir transformert til kinetisk energi når vannet kommer ned gjennom rørene, og en liten del av denne kinetiske energien blir transformert til den roterende kinetiske kraften til en turbin, hvis akse er integrert med aksen til induktoren til en generator som genererer kraften. elektrisk.
Det første prinsippet for termodynamikk tillater oss å sikre at det i endringene fra en form for energi til en annen verken har vært økning eller reduksjon av den opprinnelige kraften, det andre prinsippet forteller oss at en del av den energien vil ha blitt avfyrt i form av varme.
Tredje prinsippet om termodynamikk
Den tredje loven ble utviklet av kjemikeren Walther Nernst i årene 1906-1912, og det er derfor den ofte blir referert til som Nernsts teorem eller Nernsts postulat. Dette tredje termodynamiske prinsippet sier at entropien til et absolutt nullsystem er en bestemt konstant. Dette er fordi det er et nulltemperatursystem i grunntilstand, så entropien bestemmes av degenerasjonen av grunntilstanden. I 1912 etablerte Nernst loven slik: "Det er umulig av noen fremgangsmåte å nå isotermen T = 0 i et endelig antall trinn"
Termodynamiske prosesser
I begrepet termodynamikk er prosesser endringene som finner sted i et system og som tar det fra en tilstand av innledende likevekt til en tilstand av endelig likevekt. Disse er klassifisert i henhold til variabelen som har blitt holdt konstant gjennom hele prosessen.
En fremgangsmåte kan oppstå fra smeltende is, inntil antennelse av luft-brennstoffblandingen for å utføre bevegelsen av stemplene i en motor med innvendig forbrenning.
Det er tre forhold som kan variere i et termodynamisk system: temperatur, volum og trykk. Termodynamiske prosesser studeres i gasser, siden væsker er ukomprimerbare og volumendringer ikke forekommer. På grunn av høye temperaturer blir væsker også til gasser. I faste stoffer utføres ikke termodynamiske studier fordi de er ukomprimerbare og det ikke er noe mekanisk arbeid på dem.
Typer termodynamiske prosesser
Disse prosessene er klassifisert i henhold til deres tilnærming, for å holde en av variablene konstant, enten temperatur, trykk eller volum. I tillegg brukes andre kriterier, som utveksling av energi og modifisering av alle dens variabler.
Isoterm prosess
Isotermiske prosesser er alle de temperaturene i systemet forblir konstant. Dette gjøres ved å jobbe, slik at de andre variablene (P og V) endres over tid.
Isobarisk prosess
Den isobare prosessen er en der trykket forblir konstant. Variasjon i temperatur og volum vil definere dens utvikling. Volumet kan endres fritt når temperaturen endres.
Isokoriske prosesser
I isokoriske prosesser forblir volumet konstant. Det kan også betraktes som de der systemet ikke genererer noe arbeid (W = 0).
I utgangspunktet er det fysiske eller kjemiske fenomener som studeres i en hvilken som helst beholder, enten med uro eller ikke.
Adiabatisk prosess
Den adiabatiske prosessen er den termodynamiske prosessen der det ikke er varmeutveksling fra systemet til utsiden eller i motsatt retning. Eksempler på denne typen prosesser er de som kan utføres i en termos for drikke.
"> Laster inn…Eksempler på termodynamiske prosesser
- Et eksempel på den isokoriske prosessen: Gassvolumet holdes konstant. Når noen form for temperaturendring oppstår, vil den ledsages av en trykkendring. Som det er tilfelle med damp i en trykkoker, øker det trykket når det varmes opp.
- Som et eksempel på den isotermiske prosessen: Gass temperaturen holdes konstant. Når volumet øker , synker trykket. For eksempel øker en ballong i en vakuumfremstillingsmaskin volumet når vakuumet opprettes.
- I forhold til den adiabatiske prosessen: for eksempel komprimering av stempelet i en sykkeldekkpumpe, eller rask dekompresjon av stempelet i en sprøyte, som tidligere komprimeres med utløpshullet plugget.
