• Thursday August 11,2022

Termodünaamika seadused

Selgitame teile, millised on termodünaamika seadused, mis on nende põhimõtete päritolu ja nende peamised omadused.

Termodünaamika seadused aitavad mõista universumi füüsikalisi seadusi.
  1. Millised on termodünaamika seadused?

Termodünaamika seadustest või termodünaamika põhimõtetest rääkides viitame selle füüsika haru kõige elementaarsematele formulatsioonidele, keda huvitab nimetus (kreeka kreeka keelest) termosed, kalor ja dünaamikad, energia, jõud ) soojuse ja teiste teadaolevate energiavormide dünaamikas.

Need termodünaamika seadused või põhimõtted on valemite ja võrrandite kogum, mis kirjeldavad niinimetatud termodünaamiliste süsteemide käitumist, st universumi seda osa, mis on teoreetiliselt isoleeritud selle uurimine ja mõistmine, kasutades selle põhilisi füüsikalisi suurusi: temperatuuri, energiat ja entroopiat.

Seal on neli termodünaamika seadust, mis on loetletud nullist kuni kolmeni ja mille eesmärk on mõista universumi füüsikalisi seadusi, aga ka teatud nähtuste, näiteks igiliikuri liikumise võimatust.

Vt ka: Energiasäästu põhimõte.

  1. Termodünaamika seaduste päritolu

Termodünaamika neljal põhimõttel on erinev päritolu ja mõned neist sõnastati eelmistest . Esimene, mis asutati, oli tegelikult teine, prantsuse füüsiku ja inseneri Nicol Licolson Sadi Carnot 'töö 1824. aastal.

Kuid 1860. aastal sõnastasid selle põhimõtte uuesti Rudolf Clausius ja William Thompson, lisades seejärel selle, mida me nüüd nimetame esimeseks termodünaamika seaduseks. Hiljem ilmub kolmas, kaasaegsem, tänu Walther Nernsti uurimustele aastatel 1906–1912, mistõttu teda tuntakse Nernsti postulaadina.

Lõpuks ilmub 1930. aastal üleskutse ley zero, mille on välja pakkunud Guggenheim ja Fowler. Tuleb öelda, et mitte kõigis valdkondades ei tunnistata seda tõelise seadusega.

  1. Termodünaamika esimene seadus

Energiat ei saa luua ega hävitada, seda saab ainult muundada.

Selle seaduse pealkiri on "Energiasäästu seadus", kuna see ütleb, et igas ümbruses eraldatud füüsilises süsteemis on kogu energia kogus alati sama, isegi kui selle saab muuta energiavormiks erinevatele. Või teisisõnu: "Energiat ei saa luua ega hävitada, ainult muundada."

Seega, varustades füüsilise süsteemi teatud koguse soojusega (Q), saab selle kogu energiakoguse arvutada, leides erinevuse tema sisemise energia (ΔU) ja töö (W) suurenemise vahel, mida süsteem selle süsteemil teeb ümbrus. Või väljendatakse valemis: Q = ΔU + W, või ka: ΔU = Q - W, mis tähendab, et erinevus süsteemi energia ja tehtud töö vahel eraldub süsteemist alati soojusenergia (soojus) kujul.

Selle seaduse näitena kujutame ette lennuki mootorit . See on termodünaamiline süsteem, millesse siseneb kütus ja mis reageerib õhus oleva hapniku ja põlemisel tekkiva sädemega, vabastades märkimisväärsel hulgal soojust ja tööd. Viimane on just liikumine, mis surub lennukit edasi. Niisiis: kui saaksime mõõta tarbitud kütuse, töö (liikumise) ja eralduva soojuse kogust, saaksime arvutada süsteemi koguenergia ja järeldada, et energia mootoris püsis lennu ajal konstantsena: seda ei loodud ka samuti ei hävitatud energiat, vaid see muudeti keemilisest energiast kalori- ja kineetiliseks energiaks (liikumine ehk töö).

  1. Termodünaamika teine ​​seadus

Piisava aja korral kipuvad kõik süsteemid lõpuks tasakaalust välja tulema.

Selle teise põhimõtte, mida mõnikord nimetatakse entroopia seaduseks, võib kokku võtta nii, et “entroopia hulk universumis kipub aja jooksul suurenema . See tähendab, et süsteemide häirete määr suureneb, kui nad on jõudnud tasakaalupunkti, nii et piisavalt aega andes kipuvad kõik süsteemid tasakaalust välja tulema.

See seadus selgitab füüsiliste nähtuste pöördumatust, see tähendab asjaolu, et pärast paberi põletamist ei saa seda algsel kujul taastada . Ja lisaks tutvustab see entroopia oleku funktsiooni (tähistatud kui S), mis füüsiliste süsteemide korral tähistab häire taset, see tähendab selle vältimatut kaotust. energiast. Seetõttu on entroopia seotud energiaga, mida süsteem ei kasuta, ja see kaob keskkonda. Eriti kui see on muutus tasakaaluseisundist A tasakaaluolekusse B: viimasel on kõrgem entroopia aste kui esimesel.

Selle seaduse sõnastus näeb ette , et entroopia (dS) muutus on alati võrdne või suurem kui soojusülekanne (Q), jagatud süsteemi temperatuuriga (T). St et dS Q / T.

Ja selle näite mõistmiseks põletage lihtsalt teatud kogus ainet ja koguge saadud tuhk kokku. Nende kaalumisel kontrollime, et see on vähem oluline kui algseisundis. Miks? Kuna osa asjast muutusid taastamatuteks gaasideks, mis kipuvad hajuma ja häireid tegema, st protsessis kaotatakse. Sellepärast ei saa seda reaktsiooni tagasi pöörata.

  1. Termodünaamika kolmas seadus

Absoluutse nulli saavutamisel peatuvad füüsiliste süsteemide protsessid.

See põhimõte puudutab temperatuuri ja jahutamist, väites, et absoluutse nullini viidud süsteemi entroopia on kindel konstant . Teisisõnu:

  • Absoluutse nulli (0 K) saavutamisel füüsiliste süsteemide protsessid peatuvad.
  • Absoluutse nulli (0 K) saavutamisel on entroopial püsiv minimaalne väärtus.

Iga päev nn absoluutse nullini (-273, 15 ° C) on keeruline jõuda, justkui annaks selle seaduse kohta lihtsa näite. Kuid me võime seda võrdsustada sellega, mis juhtub meie sügavkülmas: toit, mille sinna hoiustame, jahtub nii palju ja temperatuuridel, mis on nii madal, et see aeglustab või peatab isegi biokeemilised protsessid selle sees. See on põhjus, et selle lagunemine viibib ja kestab palju kauem.

  1. Termodünaamika seadus

Nullseadus väljendatakse loogiliselt järgmiselt: kui A = C ja B = C, siis A = B.

„Nullnurk” on selle nime järgi teada, sest kuigi see oli viimane käivitus, kehtestab see ülejäänud kolme suhtes põhilised ja põhimõttelised ettekirjutused . Kuid tegelikult on selle nimi termilise tasakaalu seadus. See põhimõte dikteerib järgmist: Kui kaks süsteemi on iseseisvalt kolmanda süsteemiga termilises tasakaalus, peavad need olema ka nendevahelises termilises tasakaalus. See on midagi, mida saab loogiliselt väljendada järgmiselt: kui A = C ja B = C, siis A = B.

Lihtsamalt öeldes võimaldab see seadus meil kehtestada temperatuuri põhimõtte, mis põhineb kahe erineva keha soojusenergia võrdlemisel: kui need on soojuslikus tasakaalus Jah, siis on neil tingimata sama temperatuur. Ja kui mõlemad on kolmanda süsteemiga termilises tasakaalus, siis on nad ka üksteisega.

Selle seaduse igapäevaseid näiteid on lihtne leida. Külma või kuuma vette sattudes märkame temperatuuride erinevust vaid mõneks ajaks, kuna keha astub siis veega termilises tasakaalus ja me ei märka seda vahet enam. See juhtub ka siis, kui siseneme kuuma või külma ruumi: me märkame temperatuuri esialgu, kuid siis lõpetame erinevuse tajumise, kuna me jõuame sellega termilises tasakaalus.


Huvitavad Artiklid

Rihmaratas

Rihmaratas

Selgitame, mis on rihmaratas ja mis on selle masina ajalugu. Lisaks olemas olevad rihmarataste tüübid ja komponendid. Rihmaratas edastab jõu ja toimib veojõuna. Mis on rihmaratas? Seda nimetatakse " rihmarattaks" lihtsale masinale, mis on loodud jõu edastamiseks ja veojõu mehhanismina töötamiseks , vähendades jõu raskust õhus raskuse liikumiseks või peatamiseks See koosneb keskteljel pöörlevast rattast, mille perifeerias on kanal, mille kaudu köis läbib. Rihmaratast võ

Deduktiivne meetod

Deduktiivne meetod

Selgitame, mis on deduktiivne meetod ja kuidas seda kasutada. Lisaks näited ja mis on induktiivne meetod. Deduktiivne meetod teeb ruumide komplekti põhjal loogilisi järeldusi. Mis on deduktiivne meetod? Me räägime deduktiivsest meetodist, et viidata konkreetsele mõtteviisile või mõttekäigule, mis teeb antud ruumide või väidete kogumist loogilised ja kehtivad järeldused . Teisisõnu

Protsessor

Protsessor

Selgitame, mis on protsessor ja millest see on valmistatud. Lisaks sellele, kuidas töötlejad töötavad ja millised on nende etapid. See on üks arvutikomponentidest, mis on kõige rohkem arenenud. Mis on protsessor? Protsessor on süsteemi aju, see lihtsalt töötleb kõike, mis arvutis juhtub, ja käivitab kõik olemasolevad toimingud . Mida kiire

Realism

Realism

Selgitame teile, mis on realism, kuidas on selle ajalooline kontekst ja omadused. Lisaks kunst, kirjandus ja realismi autorid. Realism püüab reaalsust esindada võimalikult tõenäoliselt. Mis on realism? Realism tähendab esteetilist ja kunstilist tendentsi, põhimõtteliselt kirjanduslikku, pildilist ja skulpturaalset, mis taotleb vormide võimalikult täpset sarnasust või korrelatsiooni. kunstist

Majanduslikud probleemid

Majanduslikud probleemid

Selgitame, millised on majandusprobleemid, kolm põhitüüpi ja kõige sagedasemad. Lisaks majandusprobleemid Mehhikos. Majanduslikud probleemid tekitavad sotsiaalseid ja poliitilisi probleeme. Millised on majanduslikud probleemid? Majandusprobleemide all mõistetakse nähtuste kogumit, mis tekib juhul, kui ressurssidest ei piisa nende enda vajaduste rahuldamiseks . See

Plastist

Plastist

Selgitame, mis on plastik, olemasolevad tüübid ja selle polümeeri erinevad kasutusalad. Lisaks selle ajalugu ja erinevad omadused. Plastid on sünteetilised materjalid ja naftaderivaadid. Mis on plastik? Plastik on sarnase molekulaarstruktuuri ja füüsikalis-keemiliste omadustega ainete reale antud üldnimetus, mille suurim eelis on omavad elastsust ja paindlikkust erinevatel temperatuuridel, võimaldades seega selle vormimist ja kohandamist erinevate kujudega. See ni