Thermodynamica is een tak van de natuurkunde waarbinnende wederzijdse transformatie van warmte in beweging en vice versa wordt bestudeerd. Omdat het een vrij uitgebreide sectie is, is dit deel van de toegepaste natuurkunde onderverdeeld in verschillende subsecties, waaronder:
- Basiswetten van thermodynamica.
- Faseovergangen en thermodynamische processen.
- Thermodynamische cycli, etc.
In feite zijn de wetten van de thermodynamica niet alleen een onderafdeling ervan, maar ook postulaten, de basis die ten grondslag ligt aan de sectie natuurkunde die wordt bestudeerd. Er zijn in totaal drie thermodynamische principes.
Laten we ze in meer detail bekijken.
1. De eerste wet of het begin van de thermodynamica.Laten we allereerst onthouden dat energie voortdurend van het ene type naar het andere verandert. Omvormend, afhankelijk van de omstandigheden, van kinetisch naar potentiaal en vice versa, verlaat de energie het systeem niet. Het ongecompliceerde voorbeeld van een versnelde slinger doet echter twijfel aan deze theorie. Terwijl hij in beweging is, heeft de slinger kinetische energie, op de uiterste punten van het amplitudepotentiaal. Theoretisch zou zo'n beweging geen einde en een rand moeten hebben, dat wil zeggen eindeloos zijn. In de praktijk zien we dat de bewegingen geleidelijk vervagen, de slinger stopt zijn loop. Dit komt door de luchtweerstand, die de wrijvingskracht tijdens beweging bepaalt. Als gevolg hiervan wordt de energie die de slingerversnelling moest geven, besteed aan het overwinnen van het luchtobstakel. Hierdoor wordt warmte gegenereerd. Volgens de experimenten van wetenschappers stijgt de temperatuur van de suspensie en de omgeving als gevolg van de chaotische beweging van de moleculen van de stof van de slinger en lucht.
Eigenlijk is de eerste wet van de thermodynamica beter bekend als Wet van energiebesparing. De essentie is dat de energie in het systeem niet verdwijnt, maar alleen van het ene type naar het andere transformeert en van de ene vorm naar de andere gaat.
Deze waarneming werd voor het eerst beschreven inhet midden van de negentiende eeuw. K. Meer. Hij merkte op dat energie in andere staten kan overgaan: warmte, elektriciteit, beweging, magnetisme, enz. De wet werd echter pas in 1847 geformuleerd door H. Helmholtz en in de 20e eeuw. hij kreeg de bekende formule E = mc2 toegewezen, waarin ook de conclusies van A. Einstein waren opgenomen.
2. De tweede wet of het begin van de thermodynamica.Gevormd in 1850 door de wetenschapper R. Clausius, bestaat het uit de volgende observatie: de interne verdeling van energie in een gesloten systeem verandert chaotisch zodanig dat de nuttige energie afneemt, waardoor de entropie toeneemt.
3. De derde wet of het begin van de thermodynamica.Rekening houdend met het idee dat warmte een wanordelijke en chaotische beweging van moleculen is, kunnen we concluderen dat afkoeling van het systeem een afname van hun motorische activiteit met zich meebrengt. Entropie is gelijk aan nul in het geval dat elke chaotische beweging van moleculen volledig wordt gestopt.
De absolute waarde van de entropie van een stof kan zijnberekenen, wetende zijn warmtecapaciteit op het absolute nulpunt. V. Nernst ontdekte door middel van lange en talrijke studies dat alle kristallijne stoffen dezelfde warmtecapaciteit hebben: bij het absolute nulpunt en gelijk aan nul. Deze conclusie vertegenwoordigt de derde wet van de thermodynamica. Dit feit wetende, is het mogelijk om de entropie van verschillende materialen te vergelijken met veranderingen in temperatuur.
Er is ook de zogenaamde nulwet van de thermodynamica, sHet bestaat uit het volgende: de warmte van het verwarmde deel van het geïsoleerde systeem verspreidt zich naar al zijn elementen. Zo wordt de temperatuur binnen één systeem na verloop van tijd gelijkmatiger.
De wetten van de thermodynamica zijn de basisbouwstenen van de mechanica. Vanwege de conclusies die op verschillende tijdstippen zijn getrokken, zijn de moderne wetenschap en de samenleving verrijkt door de uitvinding van de meeste machines.
De wetten van de thermodynamica zijn universeel voor alle takken van de mechanica.
