ТЕРМОДИНАМИКА ЗНАЧЕНИЕ

Какво е термодинамика:

Термодинамиката е клонът на физиката, който изучава връзката между топлината, приложената сила (известна още като работа) и преноса на енергия.

Думата термодинамика идва от гръцките корени θερμο- (термо-), което означава "топлина", и δυναμικός (dynamikós), което от своя страна произтича от δύναμις (dýnamis), което означава "сила" или "сила".

Термодинамичните процеси се определят от три основни закона.

Първият закон ни позволява да разберем как се пести енергия.
Вторият закон се използва за познаване на условията, необходими за осъществяването на преноса на енергия.
Третият закон служи за познаване на поведението на системите в равновесие.

Разбирането на термодинамичните процеси е важно в области като промишленото инженерство, където трябва да се използват големи количества енергия за работа на множество машини.

Законите на термодинамиката също ни позволяват да разберем функционирането на системите в области като биохимия, космология и генетика.

Закони на термодинамиката

В термодинамиката има три закона, които обясняват как работят и се предават топлината и енергията. Ние ги обясняваме подробно по -долу.

Първият закон на термодинамиката

Първият закон се занимава с опазването на енергията: енергията не се създава, нито се унищожава, а само се трансформира. Например:

Слънчевата енергия се трансформира в електрическа за сервизна станция.
Тази електрическа енергия може да се използва за зареждане на батерията на електрическия автомобил.
Електрическият автомобил е в състояние да преобразува натрупаната енергия в изместване.

Следователно енергията винаги е в движение.

Опростената формула ще бъде следната:

Втори закон на термодинамиката

Вторият закон на термодинамиката позволява да се определят две неща:

Посоката, в която се осъществява трансферът на енергия.
Условията, необходими за обръщане на процеса.

От тук научаваме, че има обратими и необратими процеси.

Например, трапезната сол се смесва с вода спонтанно чрез процес, наречен разреждане. Този процес отделя топлина.

За да се обърне този процес и да се образуват отново солни кристали, трябва да се приложи топлина, която позволява на водата да се изпари и да я отдели от солта. Системата абсорбира топлината.

Опростената формула ще бъде следната:

Трети закон на термодинамиката

Третият закон на термодинамиката съчетава двата предишни закона и ги прилага към системи в абсолютно равновесие. В това състояние има минимален енергиен обмен и максимална степен на разстройство (или ентропия).

Третият закон се прилага за затворени системи. Този тип системи се виждат само в теоретичната физика и химията.

Опростената формула би била следната:

Вижте също Физика.

Видове системи в термодинамиката

За да разберете законите на термодинамиката, първо е важно да знаете типовете съществуващи системи и тяхното поведение.

Всичко около нас се състои от системи и повечето от познатите ни системи обменят енергия. Системите са разделени на три типа: отворени, затворени и изолирани.

Отворени системи: те обменят енергия и материя с външната страна (например огън).
Затворени системи: те обменят енергия само с външната страна (например мобилен телефон).
Изолирани системи: те не обменят материя или енергия (те са само теоретични).

Докато първият и вторият закон на термодинамиката важат за отворени и затворени системи, третият закон се прилага за изолирани системи.

Състояние на системата

Има две фундаментални състояния, в които могат да бъдат намерени системи (независимо от техния тип).

Активни системи: Ако има обмен на енергия, се казва, че системата е активна.
Системи в покой или в равновесие: ако няма обмен на енергия, се счита, че системата е в покой или в равновесие.

Топлина и топлопренос в термодинамиката

Според физиката топлината е потокът от енергия, който съществува, когато две системи с различни температури влязат в контакт. Топлинното равновесие се достига, когато всички включени системи достигнат еднаква температура.

В термодинамичните системи, ако две от тях са в равновесие с трета система, те също са в равновесие помежду си. Следователно при достигане на равновесие температурата е постоянна.