Det är termen som används för att omfatta den serie studier och experiment som utförs under fysikens lagar, som i detalj analyserar balansen mellan de markbundna elementen, liksom hur värme och energi påverkar livet på planeten och material som utgör den. Från detta har det varit möjligt att skapa olika maskiner som hjälper till i industriella processer. Ordet kommer från de grekiska orden θερμο och δύναμις, som betyder "termo" och "värme.
Vad är termodynamik
Innehållsförteckning
Definitionen av termodynamik indikerar att det är vetenskapen som specifikt behandlar lagarna som styr omvandlingen av termisk energi till mekanisk energi och vice versa. Den är baserad på tre grundläggande principer och har uppenbara filosofiska konsekvenser och tillåter också formulering av begrepp som är bland de mest långtgående i fysiken.
Inom detta används olika metoder för undersökning och uppskattning av de föremål som krävs, såsom omfattande och icke-omfattande magnituder. Den omfattande studerar intern energi, molär sammansättning eller volym och den andra för sin del studerar tryck, temperatur och kemisk potential; ändå används andra magnituder för noggrann analys.
Vad studerar termodynamik
Termodynamik studerar utbytet av termisk energi mellan system och de mekaniska och kemiska fenomen som sådana utbyten innebär. På ett särskilt sätt ansvarar det för att studera de fenomen där det finns omvandling av mekanisk energi till termisk energi eller vice versa, fenomen som kallas termodynamiska transformationer.
Det anses vara en fenomenologisk vetenskap, eftersom det fokuserar på makroskopiska studier av föremål och andra. På samma sätt använder den andra vetenskaper för att kunna förklara de fenomen som den försöker identifiera i sina analysobjekt, såsom statistisk mekanik. Termodynamiska system använder vissa ekvationer som hjälper till att blanda deras egenskaper.
Bland dess grundläggande principer finns energin, som kan överföras från en kropp till en annan, genom värme. Den tillämpas på många studieområden, såsom teknik, samt samarbetar med utveckling av motorer, studerar fasförändringar, kemiska reaktioner och svarta hål.
Vad är ett termodynamiskt system
Ett termodynamiskt system kallas kroppen, eller uppsättningen kroppar, över vilken en termodynamisk transformation äger rum. Studiet av ett system görs med utgångspunkt från tillståndet, det vill säga från dess fysiska förhållanden vid ett givet ögonblick. På mikroskopisk nivå kan nämnda tillstånd beskrivas med hjälp av koordinater eller termiska variabler, såsom massa, tryck, temperatur, etc., som är perfekt mätbara, men på mikroskopisk nivå, de fraktioner (molekyler, atomer) som utgör systemet och identifiera uppsättningen positioner och hastigheter för dessa partiklar som de mikroskopiska egenskaperna slutligen beror på.
Dessutom är ett termodynamiskt system ett område i rymden som är föremål för den undersökning som genomförs och som begränsas av en yta som kan vara verklig eller imaginär. Regionen utanför systemet som interagerar med det kallas systemmiljön. Det termodynamiska systemet interagerar med sin miljö genom utbyte av materia och energi.
Ytan som skiljer systemet från resten av dess sammanhang kallas en vägg och enligt dess egenskaper klassificeras de i tre typer som är:
Öppet termodynamiskt system
Det är utbytet mellan energi och materia.
Stängt termodynamiskt system
Det utbyter inte materia, men det utbyter energi.
Isolerat termodynamiskt system
Det utbyter inte materia eller energi.
Principer för termodynamik
Termodynamik har vissa grundläggande faktorer som bestämmer de grundläggande fysiska storheterna som representerar termodynamiska system. Dessa principer förklarar hur deras beteende är under vissa förhållanden och förhindrar uppkomsten av vissa fenomen.
En kropp sägs vara i termisk jämvikt när värmen den uppfattar och avger är lika. I detta fall är och förblir temperaturen på alla dess punkter konstant. Ett paradoxalt fall av termisk jämvikt är ett järn som utsätts för solen.
Denna kropps temperatur, när välvikt har uppnåtts, förblir högre än omgivningens temperatur, eftersom solenergins kontinuerliga bidrag kompenseras av det som kroppen strålar ut och förlorar den med sin ledning och konvektion.
Den noll principen för termodynamik eller noll termodynamikens är närvarande när två kroppar i kontakt är vid samma temperatur efter att ha nått termisk jämvikt. Det är lätt att förstå att den kallaste kroppen värms upp och den varmare en svalnar, och därmed minskar nätflödet av värme mellan dem när deras temperaturskillnad minskar.
"> Laddar…Första lagen om termodynamik
Den första principen för termodynamik är principen för bevarande av energi (korrekt och i enlighet med relativitetsteorin för materienergi) enligt vilken den varken skapas eller förstörs, även om den kan transformeras på ett visst sätt till en annan.
Generaliseringen av energiprincipen gör att vi kan bekräfta att variationen i ett systems inre kraft är summan av det arbete som utförs och överförs, ett logiskt uttalande eftersom det har fastställts att arbete och värme är sätten att överföra energi och att det inte är skapa eller förstöra.
Inre energi i ett system förstås som summan av de olika energierna och av alla partiklar som komponerar det, såsom: kinetisk energi för translation, rotation och vibration, bindningsenergi, sammanhållning etc.
Den första principen har ibland nämnts som omöjligheten att det finns en evig mobil av den första typen, det vill säga möjligheten att producera arbete utan att förbruka energi på något av de sätt som det manifesterar sig.
Andra principen för termodynamik
Denna andra princip handlar om irreversibiliteten hos fysiska händelser, särskilt vid tidpunkten för värmeöverföring.
Ett stort antal experimentella fakta visar att de transformationer som sker naturligt har en viss betydelse, utan att någonsin observeras, att de spontant utförs i motsatt riktning.
Den andra principen för termodynamik är en generalisering av vad erfarenheten lär om den mening i vilken spontana transformationer inträffar. Den stöder olika formuleringar som faktiskt är ekvivalenta. Lord Kelvin, brittisk fysiker och matematiker, uttalade det i dessa termer 1851 "Det är omöjligt att genomföra omvandlingen vars enda resultat är omvandlingen till värmeverk som extraheras från en enda källa med enhetlig temperatur"
Detta är en av de viktigaste lagarna inom termodynamik i fysik; Även om de kan formuleras på många sätt leder de alla till förklaringen av begreppet irreversibilitet och entropi. Den tyska fysikern och matematikern Rudolf Clausius fastställde en ojämlikhet som är relaterad mellan temperaturerna i ett godtyckligt antal värmekällor och de absorberade mängderna av värme som levereras av dem, när ett ämne genomgår någon cyklisk process, reversibel eller irreversibel, utbyter värme källorna.
I ett vattenkraftverk produceras elektrisk energi från det uppdämda vattnet. Denna kraft omvandlas till kinetisk energi när vattnet faller ner genom rören och en liten del av denna kinetiska energi omvandlas till en turbins roterande kinetiska kraft, vars axel är integrerad med induktorn för en generator som genererar kraften elektrisk.
Den första principen för termodynamik gör det möjligt för oss att säkerställa att vid förändringarna från en form av energi till en annan har det varken skett en ökning eller minskning av den initiala effekten, den andra principen säger att en del av den energin kommer att ha avfyrats i form av värme.
Tredje principen för termodynamik
Den tredje lagen utvecklades av kemisten Walther Nernst under åren 1906-1912, varför den ofta kallas Nernsts teorem eller Nernsts postulat. Denna tredje princip för termodynamik säger att entropin för ett absolut nollsystem är en bestämd konstant. Detta beror på att det finns ett nolltemperatursystem i dess jordtillstånd, så entropin bestäms av degenerationen av marktillståndet. 1912 fastställde Nernst lagen sålunda: "Det är omöjligt med något förfarande att nå isotermen T = 0 i ett begränsat antal steg"
Termodynamiska processer
I begreppet termodynamik är processer de förändringar som sker i ett system och som tar det från ett initialt tillstånd av jämvikt till ett tillstånd av slutlig jämvikt. Dessa klassificeras enligt variabeln som har hållits konstant under hela processen.
En process kan uppstå från att smälta is, tills antändning av luft-bränsleblandning för att utföra rörelsen av kolvarna i en motor av inre förbränning.
Det finns tre förhållanden som kan variera i ett termodynamiskt system: temperatur, volym och tryck. Termodynamiska processer studeras i gaser, eftersom vätskor är okomprimerbara och volymförändringar inte sker. På grund av höga temperaturer blir vätskor också till gaser. I fasta ämnen utförs inte termodynamiska studier eftersom de är okomprimerbara och det finns inget mekaniskt arbete på dem.
Typer av termodynamiska processer
Dessa processer klassificeras enligt deras tillvägagångssätt för att hålla en av variablerna konstanta, antingen temperatur, tryck eller volym. Dessutom tillämpas andra kriterier, såsom utbyte av energi och modifiering av alla dess variabler.
Isotermisk process
Isotermiska processer är alla de där systemets temperatur förblir konstant. Detta görs genom att arbeta, så att de andra variablerna (P och V) ändras över tiden.
Isobarisk process
Den isobara processen är en process där trycket förblir konstant. Variation i temperatur och volym kommer att definiera dess utveckling. Volymen kan ändras fritt när temperaturen ändras.
Isokoriska processer
I isokoriska processer förblir volymen konstant. Det kan också betraktas som de där systemet inte genererar något arbete (W = 0).
I grund och botten är det fysiska eller kemiska fenomen som studeras i varje behållare, oavsett om det skakas eller inte.
Adiabatisk process
Den adiabatiska processen är den termodynamiska processen där det inte sker något värmeväxling från systemet till utsidan eller i motsatt riktning. Exempel på denna typ av process är de som kan utföras i en termos för drycker.
"> Laddar…Exempel på termodynamiska processer
- Ett exempel på den isokoriska processen: Gasens volym hålls konstant. När någon typ av temperaturförändring inträffar kommer den att åtföljas av en tryckförändring. Som det är fallet med ånga i en tryckkokare ökar trycket när det värms upp.
- Som ett exempel på den isotermiska processen: gastemperaturen hålls konstant. När volymen ökar minskar trycket. Till exempel ökar en ballong i en vakuumtillverkningsmaskin sin volym när vakuumet skapas.
- I förhållande till den adiabatiska processen: till exempel komprimeringen av kolven i en cykeldäckpump eller den snabba dekompressionen av kolven i en spruta, tidigare komprimerad med utloppshålet inkopplat.
