Det er det udtryk, der bruges til at omfatte den række undersøgelser og eksperimenter, der udføres under fysikens love, som detaljeret analyserer balancen mellem de jordiske elementer, samt hvordan varme og energi påvirker livet på planeten og materialer, der udgør det. Ud fra dette har det været muligt at skabe forskellige maskiner, der hjælper i industrielle processer. Ordet kommer fra de græske ord θερμο og δύναμις, som betyder "termo" og "varme.
Hvad er termodynamik
Indholdsfortegnelse
Definitionen af termodynamik indikerer, at det er videnskaben, der specifikt beskæftiger sig med de love, der styrer omdannelsen af termisk energi til mekanisk energi og omvendt. Det er baseret på tre grundlæggende principper og har indlysende filosofiske implikationer og tillader også formulering af begreber, der er blandt de mest vidtrækkende inden for fysik.
Inden for dette anvendes forskellige undersøgelsesmetoder og påskønnelse af de krævede objekter, såsom omfattende og ikke-omfattende størrelser. Den omfattende undersøger intern energi, molær sammensætning eller volumen og den anden på sin side studerer tryk, temperatur og kemisk potentiale alligevel bruges andre størrelser til nøjagtig analyse.
Hvad studerer termodynamik
Termodynamik studerer udvekslingen af termisk energi mellem systemer og de mekaniske og kemiske fænomener, som sådan udveksling indebærer. På en særlig måde har han ansvaret for at studere de fænomener, hvor der er transformation af mekanisk energi til termisk energi eller omvendt, fænomener, der kaldes termodynamiske transformationer.
Det betragtes som en fænomenologisk videnskab, da det fokuserer på makroskopiske studier af objekter og andre. På samme måde gør det brug af andre videnskaber for at kunne forklare de fænomener, det søger at identificere i sine analyseobjekter, såsom statistisk mekanik. Termodynamiske systemer bruger nogle ligninger, der hjælper med at blande deres egenskaber.
Blandt dets grundlæggende principper kan findes energi, der kan overføres fra en krop til en anden gennem varme. Det anvendes på mange studieretninger såsom teknik, såvel som at samarbejde med motorudvikling, studere faseændringer, kemiske reaktioner og sorte huller.
Hvad er et termodynamisk system
Kroppen eller sæt af legemer, som en termodynamisk transformation finder sted over, kaldes et termodynamisk system. Undersøgelsen af et system sker ud fra staten, det vil sige fra dets fysiske forhold på et givet tidspunkt. På det mikroskopiske niveau kan tilstanden beskrives ved hjælp af koordinater eller termiske variabler, såsom masse, tryk, temperatur osv., Som er perfekt målbare, men på det mikroskopiske niveau fraktionerne (molekyler, atomer), der udgør systemet og identificer sæt af positioner og hastigheder for disse partikler, som de mikroskopiske egenskaber i sidste ende afhænger af.
Derudover er et termodynamisk system et område af rummet, der er underlagt den undersøgelse, der udføres, og som er begrænset af en overflade, der kan være reel eller imaginær. Regionen uden for systemet, der interagerer med det, kaldes systemmiljøet. Det termodynamiske system interagerer med sit miljø gennem udveksling af stof og energi.
Overfladen, der adskiller systemet fra resten af dets sammenhæng, kaldes en væg, og ifølge dets egenskaber er de klassificeret i tre typer, der er:
Åbent termodynamisk system
Det er udvekslingen mellem energi og stof.
Lukket termodynamisk system
Det udveksler ikke noget, men det udveksler energi.
Isoleret termodynamisk system
Det udveksler ikke stof eller energi.
Principper for termodynamik
Termodynamik har visse grundlæggende faktorer, der bestemmer de grundlæggende fysiske størrelser, der repræsenterer termodynamiske systemer. Disse principper forklarer, hvordan deres adfærd er under visse betingelser og forhindrer fremkomsten af visse fænomener.
Et legeme siges at være i termisk ligevægt, når den varme, den opfatter og udsender, er ens. I dette tilfælde er og forbliver temperaturen på alle dens punkter konstant. Et paradoksalt tilfælde af termisk ligevægt er et jern, der udsættes for solen.
Når denne ligevægt er nået, forbliver temperaturen i dette legeme højere end miljøets, fordi det kontinuerlige bidrag fra solenergi kompenseres af det, som kroppen udstråler og mister det med sin ledning og konvektion.
Den nul princip termodynamik eller termodynamikkens nul er til stede, når to organer i kontakt er ved den samme temperatur efter at nå termisk ligevægt. Det er let at forstå, at de koldeste kroppens varmer op, og de varmere ene afkøler og dermed netto strømning af varme mellem dem aftager, når deres forskel i temperaturen falder.
"> Indlæser…Første lov om termodynamik
Det første princip om termodynamik er princippet om bevarelse af energi (korrekt og i overensstemmelse med relativitetsteorien for stof-energi), ifølge hvilken den hverken skabes eller ødelægges, skønt den kan transformeres på en bestemt måde til en anden.
Generaliseringen af energiprincippet giver os mulighed for at bekræfte, at variationen i et systems indre kraft er summen af det arbejde, der udføres og overføres, en logisk erklæring, der har fastslået, at arbejde og varme er måderne til at overføre energi, og at det ikke er skabe eller ødelægge.
Intern energi i et system forstås som summen af de forskellige energier og af alle de partikler, der komponerer det, såsom: kinetisk energi til translation, rotation og vibration, energi til binding, samhørighed osv.
Det første princip er undertiden blevet nævnt som umuligheden af eksistensen af den evige mobil af den første art, det vil sige muligheden for at producere arbejde uden at forbruge energi på nogen af de måder, det manifesterer sig på.
Andet princip for termodynamik
Dette andet princip vedrører irreversibiliteten af fysiske begivenheder, især på tidspunktet for varmeoverførsel.
Et stort antal eksperimentelle fakta viser, at de transformationer, der sker naturligt, har en vis betydning uden nogensinde at blive observeret, at de spontant udføres i den modsatte retning.
Det andet princip for termodynamik er en generalisering af, hvad erfaringen lærer om den forstand, hvor spontane transformationer forekommer. Det understøtter forskellige formuleringer, der faktisk er ækvivalente. Lord Kelvin, britisk fysiker og matematiker, sagde det i disse termer i 1851 "Det er umuligt at gennemføre transformationen, hvis eneste resultat er omdannelsen til arbejde af varmen, der ekstraheres fra en enkelt kilde med ensartet temperatur"
Dette er en af de vigtigste love om termodynamik i fysikken; Selvom de kan formuleres på mange måder, fører de alle til forklaringen af begrebet irreversibilitet og entropi. Den tyske fysiker og matematiker, Rudolf Clausius, etablerede en ulighed, der er relateret mellem temperaturerne i et vilkårligt antal termiske kilder og de mængder varme, der absorberes af dem, når et stof gennemgår en cyklisk proces, reversibel eller irreversibel, der udveksler varme med kilderne.
I et vandkraftværk produceres elektrisk energi ud fra den potentielle energi i det neddæmmede vand. Denne kraft omdannes til kinetisk energi, når vandet falder ned gennem rørene, og en lille del af denne kinetiske energi omdannes til en turbines roterende kinetiske kraft, hvis akse er integreret med induktoren til en generator, der genererer kraften. elektrisk.
Det første princip for termodynamik giver os mulighed for at sikre, at der under ændringerne fra en form for energi til en anden hverken har været en stigning eller et fald i den oprindelige effekt, det andet princip fortæller os, at en del af den energi vil være blevet fyret i form af varme.
Tredje princip for termodynamik
Den tredje lov blev udviklet af kemiker Walther Nernst i årene 1906-1912, hvorfor det ofte omtales som Nernst's sætning eller Nernsts postulat. Dette tredje termodynamiske princip siger, at entropien i et absolut nulsystem er en bestemt konstant. Dette skyldes, at der er et nul temperatur system i dets jordtilstand, så dets entropi bestemmes af degeneration af jordtilstanden. I 1912 etablerede Nernst loven således: "Det er umuligt med nogen procedure at nå isotermen T = 0 i et endeligt antal trin"
Termodynamiske processer
I begrebet termodynamik er processer de ændringer, der forekommer i et system, og som tager det fra en indledende ligevægtstilstand til en endelig ligevægtstilstand. Disse klassificeres efter den variabel, der er holdt konstant gennem hele processen.
Fremgangsmåde kan forekomme fra smeltende is, indtil antændelse af luft-brændstofblanding til at udføre bevægelsen af stemplerne i en motor af forbrændingsmotorer.
Der er tre forhold, der kan variere i et termodynamisk system: temperatur, volumen og tryk. Termodynamiske processer undersøges i gasser, da væsker er ukomprimerbare, og volumenændringer ikke forekommer. På grund af høje temperaturer bliver væsker også til gasser. I faste stoffer udføres termodynamiske undersøgelser ikke, fordi de er komprimerbare, og der ikke er noget mekanisk arbejde med dem.
Typer af termodynamiske processer
Disse processer klassificeres efter deres tilgang for at holde en af variablerne konstant, enten temperatur, tryk eller volumen. Derudover anvendes andre kriterier såsom udveksling af energi og ændring af alle dens variabler.
Isoterm proces
Isotermiske processer er alle dem, hvor systemets temperatur forbliver konstant. Dette gøres ved at arbejde, så de andre variabler (P og V) ændres over tid.
Isobarisk proces
Den isobare proces er en proces, hvor trykket forbliver konstant. Variation i temperatur og volumen vil definere dens udvikling. Lydstyrken kan ændres frit, når temperaturen ændres.
Isokoriske processer
I isokoriske processer forbliver volumen konstant. Det kan også betragtes som dem, hvor systemet ikke genererer noget arbejde (W = 0).
Dybest set er det fysiske eller kemiske fænomener, der undersøges inde i enhver beholder, hvad enten det er med uro eller ej.
Adiabatisk proces
Den adiabatiske proces er den termodynamiske proces, hvor der ikke er nogen varmeudveksling fra systemet til ydersiden eller i den modsatte retning. Eksempler på denne type proces er dem, der kan udføres i en termokande til drikkevarer.
"> Indlæser…Eksempler på termodynamiske processer
- Et eksempel på den isokoriske proces: Gasens volumen holdes konstant. Når enhver form for temperaturændring opstår, ledsages den af en trykændring. Som det er tilfældet med damp i en trykkoger, øger det sit tryk, når det opvarmes.
- Som et eksempel på den isotermiske proces: gastemperaturen holdes konstant. Når lydstyrken øges , falder trykket. For eksempel øger en ballon i en vakuumfremstillingsmaskine sit volumen, når vakuumet oprettes.
- I forhold til den adiabatiske proces: for eksempel komprimering af stemplet i en cykeldækspumpe eller hurtig dekompression af stemplet i en sprøjte, der tidligere komprimeres med udstødningshullet tilsluttet.
