Τι είναι η θερμοδυναμική;Αυτός είναι ένας κλάδος της φυσικής που μελετά τις ιδιότητες των μακροσκοπικών συστημάτων. Ταυτόχρονα, μελετώνται επίσης μέθοδοι μετατροπής ενέργειας και μέθοδοι μετάδοσης. Η θερμοδυναμική είναι ένας κλάδος της φυσικής που μελετά τις διαδικασίες που συμβαίνουν στα συστήματα και τις καταστάσεις τους. Σήμερα θα μιλήσουμε για το τι άλλο περιλαμβάνεται στη λίστα με τα πράγματα που μελετά.
Ορισμός
Στην παρακάτω εικόνα μπορείτε να δείτε ένα παράδειγμα θερμογραφήματος που λαμβάνεται μελετώντας μια κανάτα ζεστού νερού.
Η θερμοδυναμική είναι μια επιστήμη στην οποία βασίζεταιγενικευμένα γεγονότα που λαμβάνονται πειραματικά. Οι διεργασίες που συμβαίνουν σε θερμοδυναμικά συστήματα περιγράφονται χρησιμοποιώντας μακροσκοπικές ποσότητες. Ο κατάλογός τους περιλαμβάνει παραμέτρους όπως συγκέντρωση, πίεση, θερμοκρασία και παρόμοια. Είναι σαφές ότι δεν εφαρμόζονται σε μεμονωμένα μόρια, αλλά περιορίζονται σε μια περιγραφή του συστήματος στη γενική του μορφή (σε αντίθεση με εκείνες τις ποσότητες που χρησιμοποιούνται στην ηλεκτροδυναμική, για παράδειγμα).
Η θερμοδυναμική είναι ένας κλάδος της φυσικής που επίσηςΈχει τους δικούς του νόμους. Αυτοί, όπως και οι υπόλοιποι, είναι γενικής φύσης. Οι συγκεκριμένες λεπτομέρειες της δομής μιας ή άλλης ουσίας που επιλέξαμε δεν θα έχουν σημαντική επίδραση στη φύση των νόμων. Γι 'αυτό λένε ότι αυτός ο κλάδος της φυσικής είναι ένας από τους πιο εφαρμόσιμους (ή μάλλον επιτυχώς εφαρμόσιμος) στην επιστήμη και την τεχνολογία.
Εφαρμογή
Παραδείγματα μπορούν να παρατίθενται για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα.Για παράδειγμα, πολλές λύσεις που βασίζονται σε θερμοδυναμικούς νόμους μπορούν να βρεθούν στον τομέα της θερμικής μηχανικής ή της ηλεκτρικής ενέργειας. Τι μπορούμε να πούμε για την περιγραφή και την κατανόηση των χημικών αντιδράσεων, των μεταβάσεων φάσης, των φαινομένων μεταφοράς. Κατά κάποιο τρόπο, η θερμοδυναμική «συνεργάζεται» με την κβαντική δυναμική. Το αντικείμενο της επαφής τους είναι μια περιγραφή του φαινομένου των μαύρων οπών.
Του νόμου
Η παραπάνω εικόνα δείχνει την ουσία μιας από τις θερμοδυναμικές διεργασίες - μεταφορά. Τα θερμά στρώματα της ύλης ανεβαίνουν, τα κρύα στρώματα πέφτουν.
Ένα εναλλακτικό όνομα για νόμους, οι οποίοι, παρεμπιπτόντως,Δεν χρησιμοποιείται ως παράδειγμα πιο συχνά, είναι η αρχή της θερμοδυναμικής. Μέχρι σήμερα, υπάρχουν τρία από αυτά (συν ένα «μηδέν» ή «κοινό»). Αλλά πριν μιλήσουμε για το τι συνεπάγεται ο καθένας από τους νόμους, ας προσπαθήσουμε να απαντήσουμε στο ερώτημα ποια είναι η αρχή της θερμοδυναμικής.
Είναι μια συλλογή ορισμένωναξιώσεις που αποτελούν τη βάση για την κατανόηση των διαδικασιών που συμβαίνουν στα μακροσυστήματα. Οι αρχές της θερμοδυναμικής καθιερώθηκαν εμπειρικά κατά τη διάρκεια μιας ολόκληρης σειράς πειραμάτων και επιστημονικής έρευνας. Έτσι, υπάρχουν κάποιες ενδείξεις που μας επιτρέπουν να θέσουμε τα αξιώματα σε λειτουργία χωρίς καμία αμφιβολία για την ακρίβειά τους.
Μερικοί άνθρωποι αναρωτιούνται γιατίη θερμοδυναμική χρειάζεται αυτούς τους ίδιους νόμους. Λοιπόν, μπορούμε να πούμε ότι η ανάγκη χρήσης τους οφείλεται στο γεγονός ότι σε αυτήν την ενότητα της φυσικής, οι μακροσκοπικές παράμετροι περιγράφονται με γενικούς όρους, χωρίς καμία υπόδειξη να εξετάσουμε τη μικροσκοπική φύση τους ή τα χαρακτηριστικά του ίδιου σχεδίου. Δεν είναι πιο συγκεκριμένη η σφαίρα της θερμοδυναμικής, αλλά της στατιστικής φυσικής. Ένα άλλο σημαντικό πράγμα είναι το γεγονός ότι οι αρχές της θερμοδυναμικής είναι ανεξάρτητες μεταξύ τους. Δηλαδή, το ένα από το δεύτερο δεν θα λειτουργήσει.
Εφαρμογή
Η εφαρμογή της θερμοδυναμικής, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως,πηγαίνει προς πολλές κατευθύνσεις. Παρεμπιπτόντως, μια από τις αρχές της λαμβάνεται ως βάση, η οποία ερμηνεύεται διαφορετικά με τη μορφή του νόμου της διατήρησης της ενέργειας. Θερμοδυναμικές λύσεις και αξιώματα εφαρμόζονται με επιτυχία σε βιομηχανίες όπως η βιομηχανία ενέργειας, η βιοϊατρική και η χημεία. Στη βιολογική ενέργεια, χρησιμοποιείται ευρέως ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας και ο νόμος της πιθανότητας και της κατεύθυνσης της θερμοδυναμικής διαδικασίας. Μαζί με αυτό, χρησιμοποιεί τις τρεις πιο κοινές έννοιες στις οποίες βασίζονται όλες οι εργασίες και η περιγραφή της. Είναι ένα θερμοδυναμικό σύστημα, μια διαδικασία και μια φάση διαδικασίας.
Οι διαδικασίες
Οι διαδικασίες θερμοδυναμικής έχουν διαφορετικούς βαθμούςδυσκολίες. Υπάρχουν επτά από αυτά. Σε γενικές γραμμές, σε αυτήν την περίπτωση, μια διαδικασία πρέπει να νοηθεί ως τίποτα περισσότερο από μια αλλαγή στη μακροσκοπική κατάσταση στην οποία το σύστημα μεταφέρθηκε νωρίτερα. Πρέπει να γίνει κατανοητό ότι η διαφορά μεταξύ της κατάστασης έναρξης υπό όρους και του τελικού αποτελέσματος μπορεί να είναι αμελητέα.
Εάν η διαφορά είναι απείρως μικρή, τότε τι συνέβημπορούμε να ονομάσουμε τη διαδικασία στοιχειώδη. Εάν πρόκειται να συζητήσουμε τις διαδικασίες, θα πρέπει να καταφύγουμε στην αναφορά πρόσθετων όρων. Ένα από αυτά είναι το «σώμα εργασίας». Ένα ρευστό εργασίας είναι ένα σύστημα στο οποίο πραγματοποιούνται μία ή περισσότερες θερμικές διεργασίες.
Οι διεργασίες χωρίζονται συμβατικά σε καμία ισορροπίακαι ισορροπημένη. Στην περίπτωση του τελευταίου, όλες οι καταστάσεις από τις οποίες πρέπει να περάσει το θερμοδυναμικό σύστημα είναι, συνεπώς, καμία ισορροπία. Συχνά, η αλλαγή της κατάστασης συμβαίνει σε τέτοιες περιπτώσεις με ταχύ ρυθμό. Αλλά οι διαδικασίες ισορροπίας είναι σχεδόν οιονεί στατικές. Οι αλλαγές σε αυτές είναι μια τάξη μεγέθους πιο αργή.
Θερμικές διεργασίες που συμβαίνουν στοΤα θερμοδυναμικά συστήματα μπορούν να είναι αναστρέψιμα και μη αναστρέψιμα. Για να κατανοήσουμε την ουσία, θα χωρίσουμε την ακολουθία των ενεργειών στην αναπαράστασή μας σε ορισμένα διαστήματα. Εάν μπορούμε να κάνουμε την ίδια διαδικασία στην αντίθετη κατεύθυνση με τους ίδιους «ενδιάμεσους σταθμούς», τότε μπορεί να ονομαστεί αναστρέψιμη. Διαφορετικά, δεν θα λειτουργήσει.
