Thermodynamics

Ipinapaliwanag namin kung ano ang thermodynamics at kung ano ang binubuo ng isang thermodynamic system. Bilang karagdagan, ano ang mga batas ng thermodynamics.

1. Ano ang thermodynamics?

Ito ay tinatawag na thermodynamics (mula sa Greek therm s, calor at dynamos, power, force ) sa sangay ng pisika na nag- aaral sa mga aksyon na mekanikal. natatangi mula sa init at iba pang mga katulad na anyo ng enerhiya . Tinutugunan ng kanyang pag-aaral ang mga bagay bilang tunay na mga sistema ng macroscopic, gamit ang pang-agham na pamamaraan at dedikasyong pangangatuwiran, na binibigyang pansin ang malawak na variable tulad ng entropy, panloob na enerhiya o lakas ng tunog ; pati na rin sa hindi malawak na variable tulad ng temperatura, presyon o potensyal na kemikal, bukod sa iba pang mga uri ng magnitude.

Gayunpaman, ang mga thermodynamics ay hindi nag-aalok ng isang interpretasyon ng mga magnitude na pinag-aaralan nito, at ang mga bagay ng pag-aaral nito ay palaging mga sistema sa isang estado ng balanse, iyon ay, yaong ang mga katangian ay matukoy ng mga panloob na elemento at hindi sobrang para sa mga panlabas na puwersa na kumikilos sa kanila. Sa kadahilanang iyon, isinasaalang-alang niya na ang enerhiya ay maaari lamang ipagpalit mula sa isang sistema patungo sa isa pa sa pamamagitan ng init o trabaho.

Ang pormal na pag-aaral ng thermodynamics ay nagsimula salamat kay Otto von Guericke noong 1650, isang Aleman na pisiko at hurado na nagdisenyo at nagtayo ng unang vacuum pump, ang pagtanggi kasama ang mga aplikasyon nito sa Arist teles at ang maximum ng kung aling kalikasan ay kinamumuhian ang kawalan ng laman. Matapos ang imbensyon na ito, pinasimple ng mga siyentipiko na sina Robert Boyle at Robert Hooke ang kanilang mga system at naobserbahan ang ugnayan sa pagitan ng presyon, temperatura at dami. Sa gayon ang mga prinsipyo ng thermodynamics ay ipinanganak.

Tingnan din: Thermal Balanse.

1. Thermodynamic system

Ang sistemang Thermodynamic ay nauunawaan bilang isang bahagi ng uniberso na, para sa hangarin ng pag-aaral, ay nagkahiwalay ng konsepto mula sa pahinga at tinatangkang maunawaan ang awtonomiya, na tinatandaan ang mga paraan kung paano nagbabago ang enerhiya o napapanatili, at sa parehong oras, kung mayroong, ang kanilang mga palitan ng bagay at / o enerhiya sa kapaligiran o sa iba pang katulad na mga sistema. Samakatuwid, ito ay isang paraan ng pag-aaral ng thermodynamics.

Ang pangunahing pamantayan sa pag-uuri para sa mga sistemang ito ay batay sa kanilang antas ng paghihiwalay mula sa kapaligiran, sa gayon ang pagkakaiba sa pagitan ng:

• Buksan ang mga system. Ang mga malayang nagpapalitan ng enerhiya at bagay sa kanilang paligid, tulad ng ginagawa ng karamihan sa mga sistema na kilala sa pang-araw-araw na buhay: ang isang baso na may malamig na tubig ay dahan-dahang mag-init dahil sa pagkilos ng init ng nakapaligid na hangin.
• Mga closed system. Ang mga nagpapalitan ng enerhiya sa kanilang kapaligiran, ngunit hindi mahalaga. Ito ang nangyayari sa isang saradong lalagyan, tulad ng isang lata, na ang nilalaman ay hindi nasasabik, ngunit nawawala ang init sa paglipas ng panahon, na natatanggal ito sa nakapalibot na hangin.
• Mga sistema ng pag-ihiwalay. Yaong mga, sa ilang sukat, ay hindi nagpapalitan ng enerhiya o bagay sa kapaligiran. Walang perpektong nakahiwalay na mga sistema, siyempre, ngunit sa isang tiyak na degree: ang isang thermos na naglalaman ng mainit na tubig ay magpapanatili ng temperatura nito sa isang iglap, sapat na upang mapanatili itong nakahiwalay.

1. Batas ng thermodynamics

Ang Thermodynamics ay pinamamahalaan ng mga probisyon ng apat na pangunahing mga prinsipyo o batas na ito, na binuo ng iba't ibang mga siyentipiko sa buong kasaysayan ng disiplina na ito. Ang mga simulain o batas na ito ay:

• Unang prinsipyo, o Batas ng Pag-iingat ng enerhiya. Sinasabi nito na ang kabuuang dami ng enerhiya sa anumang pisikal na sistema na nakahiwalay mula sa kapaligiran nito ay palaging magkapareho kahit na maaaring mabago mula sa isang anyo ng enerhiya hanggang sa maraming magkakaibang. Sa mas kaunting mga salita: "Ang enerhiya ay hindi malilikha o masira, mababago lamang."
• Pangalawang prinsipyo, o Batas ng Entropy. Ang batas na ito ay nagdidikta na "ang dami ng entropy sa uniberso ay may posibilidad na tumaas sa paglipas ng panahon, " na nangangahulugang ang antas ng kaguluhan ng mga system (entropy) ay tumataas sa sandaling maabot nila ang isang punto ng balanse. Kaya, naibigay ng sapat na oras, ang lahat ng mga system ay may posibilidad na hindi balanse. Ipinapaliwanag ng batas na ito ang hindi maibabalik na mga pisikal na penomena: sa sandaling masunog ang isang papel, hindi ito maibabalik sa kanyang paunang anyo.
• Pangatlong prinsipyo, o Batas ng ganap na zero. Ito ang nagdidikta na ang entropy ng isang sistema na dinadala sa ganap na zero ay palaging isang tiyak na pare-pareho, na sa madaling salita ay nangangahulugang kapag umabot ito ng ganap na zero (-273.15 C o 0 K), ang mga proseso ng mga pisikal na sistema ay humihinto, at ang entropy ay magkakaroon ng pare-pareho ang minimum na halaga.
• Ang prinsipyo ng Zero o Batas ng thermal equilibrium. Tinatawag itong ley zero dahil, bagaman ito ang huling tumakbo, ang pangunahing at pangunahing mga utos na itinatag nito ay may prayoridad sa iba pang tatlong batas. Ito ay nagdidikta na kung ang dalawang mga sistema ay nasa thermal equilibrium nang nakapag-iisa sa isang ikatlong sistema, dapat din silang nasa thermal equilibrium sa pagitan nila.

Marami sa: Mga Batas ng Thermodynamics.

1. Mga thermodynamics ng kemikal

Ang mga thermodynamics ng kemikal ay isang hiwalay na larangan ng pag-aaral, na nakatuon sa ugnayan sa pagitan ng init at trabaho, at mga reaksyon ng kemikal, lahat ay naka-frame sa kung ano ang itinatag ng mga prinsipyo ng thermodynamics. Mica Iyon ay, ang aplikasyon ng mga batas ng thermodynamics, lalo na ang unang dalawa, sa mundo ng mga reaksyon sa pagitan ng mga sangkap at compound, upang makuha ang tinatawag na pangunahing mga equation ng Gibbs, na namamahala sa paraan kung saan nagbabago ang enerhiya ng kemikal na nasa iba't ibang mga compound at ipinapadala, kung paano ang antas ng entropy ng uniberso ay nagdaragdag sa tuwing may reaksyon Ang kusang nangyayari.