Elmagyarázzuk, mi az a termodinamika, és miből áll a termodinamikai rendszer. Továbbá, mik a termodinamika törvényei.
Mi az a termodinamika?
Ezt nevezik termodinamikának (görögül termosz, "Heat" és dinamók, "Erő, erő") ágára fizikai amely a hő és más hasonló energiaformák mechanikai hatásait tanulmányozza. Tanulmánya a tárgyakat valós makroszkopikus rendszerként közelíti meg, a tudományos módszer és deduktív érvelés, odafigyelve olyan kiterjedt változókra, mint pl entrópia, a belső energia vagy a hangerő; valamint a nem kiterjedt változók, mint pl hőfok, a Nyomás vagy a kémiai potenciál, más típusú nagyságrendek mellett.
A termodinamika azonban nem kínálja az általa vizsgált mennyiségek értelmezését, és vizsgálati tárgyai mindig az rendszerek egyensúlyi állapotban, vagyis azok, amelyek jellemzőit belső elemek határozzák meg, és nem annyira a rájuk ható külső erők. Emiatt vegye figyelembe, hogy a Energia csak egyik rendszerről a másikra cserélhető, mint a hőség vagy től munka.
A termodinamika formális tanulmányozása Otto von Guericke német fizikusnak és jogásznak köszönhetően kezdődött 1650-ben, aki megtervezte és megépítette az első vákuumszivattyút, megcáfolva Arisztotelészt és azt a maximáját, hogy „a természet irtózik a vákuumtól” alkalmazásaival. Ezt a találmányt követően Robert Boyle és Robert tudósok Hooke finomították rendszereiket, és megvizsgálták a nyomás, a hőmérséklet és a térfogat közötti összefüggést. Így születtek meg a termodinamika alapelvei.
Termodinamikai rendszer
A termodinamikai rendszer az univerzum részeként értendő, amely tanulmányi célból fogalmilag el van szigetelve a többitől, és önállóan próbál megérteni. Vegye figyelembe az energia változásának vagy megőrzésének módjait, és ezzel egyidejűleg annak cseréjét ügy és/vagy energiát a környezettel vagy más hasonló rendszerekkel (ha van ilyen). Ez tehát a termodinamika tanulmányozásának egyik módszere.
E rendszerek osztályozásának fő kritériuma a környezettől való elszigeteltségük fokán alapul, így megkülönböztetve a következőket:
- Nyílt rendszerek. Olyanok, amelyek szabadon cserélnek energiát és anyagot a környezetükkel, ahogy a legtöbb ismert rendszer teszi a mindennapi életben. Például: egy autó. Az egyik kezébe adja üzemanyag és visszatér a környezetbe gázok És meleget.
- Zárt rendszerek. Akik energiát cserélnek a környezetükkel, de nem számítanak. Ez történik egy zárt tartálynál, például egy doboznál, amelynek tartalma változatlan, de hőt veszít aidőjárás, szétszórva a levegőbe maga körül.
- Elszigetelt rendszerek. Olyanok, amelyek bizonyos mértékig nem cserélnek energiát vagy anyagot a környezettel. Természetesen nincsenek tökéletesen szigetelt rendszerek, de bizonyos mértékig igen: egy termosz, amely tartalmaz Víz hot megőrzi a hőmérsékletét egy ideig, ami elég ahhoz, hogy egy ideig szigetelje.
A termodinamika törvényei
A "nulla törvény" logikailag így fejeződik ki: ha A = C és B = C, akkor A = B.
A termodinamikát a négy alapelvben vagy törvényben rögzítettek szabályozzák, amelyeket különféle tudósok fogalmaztak meg a történelem során. fegyelem. Az említett elvek vagy törvények a következők:
- Első elv, ill Az energiamegmaradás törvénye. Kimondja, hogy a környezetétől elszigetelt fizikai rendszerben a teljes energiamennyiség mindig azonos lesz, bár az egyik energiaformából sok különbözőre átalakítható. Röviden: "Az energiát nem lehet létrehozni vagy elpusztítani, csak átalakítani."
- Harmadik elv, vagy az abszolút nulla törvénye. Ez azt írja elő, hogy egy rendszer entrópiája, amelyet abszolút nullára hozunk, mindig határozott állandó lesz. Ez azt jelenti, hogy az abszolút nulla (-273,15 °C vagy 0 K) elérésekor a fizikai rendszerek folyamatai leállnak, és az entrópia állandó minimális értékkel rendelkezik.
- Nulla elv vagy a termikus egyensúly törvénye. „Zéró törvénynek” nevezik, mert bár ez volt az utolsó, amely érvényesült, az általa megállapított alapvető és alapvető előírások elsőbbséget élveznek a másik három törvénnyel szemben. Ez azt írja elő, hogy „ha két rendszer van benne termikus egyensúly függetlenül egy harmadik rendszertől, ezeknek egymással is termikus egyensúlyban kell lenniük.
Kémiai termodinamika
A kémiai termodinamika egy külön tudományterület, amely a hő és a munka összefüggésére, valamint a kémiai reakciók, mindezt a termodinamika alapelvei határozzák meg. Vagyis a termodinamika törvényeinek, különösen az első kettőnek az alkalmazásáról van szó az anyagok és az anyagok közötti reakciók világában. vegyületek, hogy megkapjuk az úgynevezett "alapvető Gibbs-egyenleteket", amelyek szabályozzák a kémiai energia a különböző vegyületekben található változások és átadása történik, vagy hogyan az entrópia mértéke a világegyetem minden alkalommal, amikor spontán reakció lép fel.