Термодинаміка Значення

Що таке термодинаміка:

Термодинаміка - розділ фізики, який вивчає взаємозв’язок між теплом, прикладеною силою (також відомою як робота) та передачею енергії.

Слово термодинаміка походить від грецьких коренів θερμο- (термо-) що означає "тепло", і δυναμικός (динамік), що в свою чергу походить від δύναμις (dýnamis), що означає "сила" або "сила".

Термодинамічні процеси визначаються трьома основними законами.

  • Перший закон дозволяє зрозуміти, як зберігається енергія.
  • Другий закон використовується для знання умов, необхідних для передачі енергії.
  • Третій закон служить знанню поведінки систем у рівновазі.

Розуміння термодинамічних процесів є важливим у таких галузях, як промислове машинобудування, де для використання декількох машин потрібно використовувати велику кількість енергії.

Закони термодинаміки також дозволяють зрозуміти функціонування систем у таких галузях, як біохімія, космологія та генетика.

Закони термодинаміки

У термодинаміці існують три закони, які пояснюють, як працюють і передаються тепло та енергія. Нижче ми детально їх пояснюємо.

Перший закон термодинаміки

Перший закон стосується збереження енергії: енергія не створюється і не руйнується, вона лише трансформується. Наприклад:

  1. Сонячна енергія трансформується в електричну для станції технічного обслуговування.
  2. Ця електрична енергія може бути використана для зарядки акумулятора електромобіля.
  3. Електромобіль здатний перетворювати накопичену енергію в робочий об'єм.

Тому енергія завжди в русі.

Спрощена формула буде такою:

Другий закон термодинаміки

Другий закон термодинаміки дозволяє визначити дві речі:

  • Напрямок, в якому відбувається передача енергії.
  • Умови, необхідні для скасування процесу.

Звідси ми дізнаємось, що існують оборотні та незворотні процеси.

Наприклад, кухонна сіль спонтанно змішується з водою за допомогою процесу, званого розведенням. Цей процес виділяє тепло.

Для того, щоб повернути цей процес і знову утворити кристали солі, необхідно застосувати тепло, що дозволяє воді випаровуватися і відокремлювати її від солі. Система поглинає тепло.

Спрощена формула буде такою:

Третій закон термодинаміки

Третій закон термодинаміки поєднує два попередні закони і застосовує їх до систем в абсолютній рівновазі. У цьому стані відбувається мінімальний обмін енергією і максимальний ступінь розладу (або ентропії).

Третій закон застосовується до закритих систем. Такі типи систем зустрічаються лише в теоретичній фізиці та хімії.

Спрощена формула виглядатиме так:

Див. Також Фізика.

Типи систем у термодинаміці

Щоб зрозуміти закони термодинаміки, спочатку важливо знати типи існуючих систем та їх поведінку.

Все навколо нас складається з систем, і більшість відомих нам систем обмінюються енергією. Системи поділяються на три типи: відкриті, закриті та ізольовані.

  • Відкриті системи: вони обмінюються енергією та речовиною із зовнішнім середовищем (наприклад, багаття).
  • Закриті системи: вони обмінюються енергією тільки з зовнішнім середовищем (наприклад, мобільний телефон).
  • Ізольовані системи: вони не обмінюються речовиною або енергією (вони є лише теоретичними).

Хоча перший і другий закони термодинаміки застосовуються до відкритих і закритих систем, третій закон застосовується до ізольованих систем.

Стан системи

Існують два фундаментальних стани, в яких можна знайти системи (незалежно від їх типу).

  • Активні системи: Якщо відбувається обмін енергією, система називається активною.
  • Системи, що перебувають у стані спокою або в рівновазі: якщо немає обміну енергією, то вважається, що система знаходиться в стані спокою або в рівновазі.

Тепло і тепловіддача в термодинаміці

Згідно з фізикою, тепло - це потік енергії, який існує при зіткненні двох систем різної температури. Теплова рівновага досягається, коли всі задіяні системи досягають однакової температури.

У термодинамічних системах, якщо дві з них знаходяться в рівновазі з третьою системою, то вони також знаходяться в рівновазі один з одним. Тому при досягненні рівноваги температура є постійною.

Теги:  Релігія-І-Духовність Технологія-Е-Інновація Наука