U svijetu fizike postoji grana koja je odgovorna za proučavanje transformacija proizvedenih toplinom i radom u sistemu. Radi se o termodinamika. To je grana fizike koja je odgovorna za proučavanje svih transformacija koje su rezultat procesa koji uključuju promjene varijabli stanja i temperature i energije na makroskopskom nivou. Da biste dublje ušli u ovu temu, možete konsultovati principi termodinamike i takođe sistemi temperaturnih jedinica.
U ovom ćemo vam članku reći sve što trebate znati o termodinamici i principima termodinamike.
Glavne karakteristike
Ako napravimo analizu klasične termodinamike, vidimo da se ona temelji na konceptu makroskopskog sistema. Ovaj sistem nije ništa drugo nego dio fizičke ili konceptualne mase koji je odvojen od vanjskog okruženja. U svrhu boljeg proučavanja termodinamičkih sistema, uvijek se pretpostavlja da je riječ o fizičkoj masi koju ne narušava razmjena energije s vanjskim ekosustavom.
Stanje makroskopskog sistema što je u ravnotežnim uvjetima određuje se veličinama koje se nazivaju termodinamičkim varijablama. Znamo sve ove varijable, a to su temperatura, pritisak, zapremina i hemijski sastav. Sve ove varijable su ono što definira sisteme i njihovu ravnotežu. Glavne oznake u hemijskoj termodinamici uspostavljene su zahvaljujući primijenjenoj međunarodnoj uniji. Sa ovim jedinicama možete raditi i bolje objasniti zakon termodinamike. Nadalje, studija o entropija Takođe je neophodno u ovoj oblasti.
Međutim, postoji grana termodinamike koja ne proučava ravnotežu, ali je odgovorna za analizu termodinamičkih procesa koje uglavnom karakteriziraju nema mogućnost postizanja ravnotežnih uslova na stabilan način. Ovo se odnosi na važnost razumijevanja ponašanja termodinamički ciklusi u ovim procesima.
Zakoni
Principi su denuncirani tokom 19. veka i šta su Oni su zaduženi za regulaciju svih transformacija i njihov napredak. Oni također analiziraju koje su stvarne granice kako bi imali pravu koncepciju. To su aksiomi koji se ne mogu dokazati, ali su nedokazivi na osnovu iskustva. Svaka teorija termodinamike zasniva se na ovim principima. Možemo razlikovati 3 osnovna principa plus nulti princip, koji definira temperaturu i koji je implicitan u ostala 3 principa.
Nulti zakon
Opisat ćemo ovaj nulti zakon, koji je prvi koji je odgovoran za opisivanje temperature koja je implicitna u ostalim principima. Kada dva sistema međusobno djeluju i kada su u termalnoj ravnoteži, dijele neka svojstva. Ova svojstva koja dijele jedno s drugim mogu se izmjeriti i dati im numeričku vrijednost. Kao rezultat toga, ako su dva sistema u ravnoteži sa trećim, oni će biti u ravnoteži jedan s drugim, a zajedničko svojstvo je temperatura.
Stoga, ovaj nulti princip jednostavno kaže da ako telo A je bilo u ravnoteži sa telom B i ovo telo B je u toplotnoj ravnoteži sa telom C, tada će tela A i C takođe biti u ravnoteži termalni. Ovaj princip pomaže u razumijevanju razmjene topline između tijela na različitim temperaturama. Za one koji žele bolje razumjeti ove zakone, preporučujem da posjete stranicu grane fizike.
Prvi zakon termodinamike
Kada se tijelo stavi u kontakt sa tijelom koje je hladnije, dolazi do transformacije koja dovodi do stanja ravnoteže. Ovo stanje ravnoteže zasniva se na tome da je temperatura dvaju tijela jednaka, jer se prijenos energije vrši između vrućeg tijela i hladnog tijela. Kako bi objasnili ovaj fenomen, naučnici su pretpostavili da je vruća supstanca koja je prisutna u većim količinama prešla u hladnije tijelo. Smatralo se da je fluid mogao da se kreće kroz testo da razmenjuje toplotu.
Ovaj princip je odgovoran za identifikaciju toplote kao oblika energije. To nije materijalna supstanca. Na taj način je bilo moguće pokazati da su toplota, koja se meri u kalorijama, i rad koji se meri u džulima, ekvivalentni. Dakle, danas to znamo 1 kalorija je približno 4,186 džula.
Može se reći da je prvi zakon termodinamike princip očuvanja energije. Količina energije u toplotnom stroju se pretvara u rad i ne postoji mašina koja može proizvesti navedeni rad bez trošenja energije. Ovaj prvi princip možemo uspostaviti kao: varijacija unutrašnje energije zatvorenog termodinamičkog sistema jednaka je razlici koja postoji između toplote koja se dovodi u sistem i rada koji taj sistem obavlja u okolini.
Drugi zakon termodinamike
Ovaj princip utvrđuje da je nemoguće stvoriti cikličnu mašinu čiji je jedini rezultat prenos toplote sa hladnog na toplo telo. Možemo reći da je nemoguće izvršiti transformaciju čiji će rezultat biti samo onaj pretvaranja toplote koju smo izvukli iz jednog izvora u mehanički rad.
Ovaj princip je odgovoran za poricanje mogućnosti postojanja poznatog perpetualnog kretanja druge vrste. Znamo da entropija sistema ostaje izolirana bez promjene kada se dogodi reverzibilna transformacija. Također znamo da se povećava kada se dogodi nepovratna transformacija.
Treći zakon termodinamike
Ovaj posljednji princip usko je povezan sa drugim i smatra se njegovom posljedicom. Ovaj princip kaže da se apsolutna nula ne može postići s konačnim brojem transformacija boja. Znamo da apsolutna nula nije ništa drugo do minimalna temperatura koja se može postići. U jedinicama Znamo da je kelvin 0, ali u stepenima Celzijusa ima vrijednost od -273.15 stepeni.
Takođe se utvrđuje da je entropija za čvrstu materiju koja je savršeno kristalna i koja je na temperaturi od 0 kelvina jednaka 0. To znači da ne bi bilo entropije, pa bi sistem bio potpuno stabilan. Energija oslobađanja, translacije i rotacije čestica koje ga čine ne bi bila ništa na temperaturi od 0 kelvina.
Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o termodinamici i osnovnim principima.