Ce este termodinamica? Aceasta este o ramură a fizicii care se ocupă cu studiul proprietăților sistemelor macroscopice. În același timp, metodele de conversie a energiei și metodele de transfer a acesteia intră și ele în studiu. Termodinamica este o ramură a fizicii care studiază procesele care au loc în sisteme și stările acestora. Vom vorbi despre ce mai este pe lista de lucruri pe care le studiază.
Definiție
În imaginea de mai jos puteți vedea un exemplu de termogramă obținută la studierea unui ulcior cu apă fierbinte.
Termodinamica este o știință care se bazează pe fapte generalizate obținute empiric. Procesele care au loc în sistemele termodinamice sunt descrise folosind mărimi macroscopice. Lista lor include parametri precum concentrația, presiunea, temperatura și altele asemenea. Este clar că ele nu sunt aplicabile moleculelor individuale, ci sunt reduse la o descriere a sistemului în forma sa generală (spre deosebire de acele cantități care sunt folosite în electrodinamică, de exemplu).
Termodinamica este o ramură a fizicii care are, de asemenea, propriile legi. Ele, ca și restul, sunt de natură generală. Detalii specifice ale structurii aorice altă substanță pe care am ales-o nu va avea un efect semnificativ asupra naturii legilor. De aceea ei spun că această ramură a fizicii este una dintre cele mai aplicabile (sau mai bine zis, aplicate cu succes) în știință și tehnologie.
Aplicație
Lista de exemple poate fi foarte lungă. De exemplu, multe soluții bazate pe legi termodinamice pot fi găsite în domeniul ingineriei termice sau în industria energiei electrice. Inutil să spun despre descrierea și înțelegerea reacțiilor chimice, tranzițiile de fază, fenomenele de transfer. Într-un fel, termodinamica „cooperează” cu dinamica cuantică. Sfera contactului lor este o descriere a fenomenului găurilor negre.
Legi
Imaginea de mai sus demonstrează esența unuia dintre procesele termodinamice - convecția. Straturile calde de materie se ridică, iar straturile reci cad.
Un nume alternativ pentru legi, care, apropo, este folosit mai des decât nu, este începutul termodinamicii. Până în prezent, există trei dintre ele (plus unul „zero” sau „general”). Dar înainte de a vorbi despre ceea ce implică fiecare dintre legi, să încercăm să răspundem la întrebarea care sunt principiile termodinamicii.
Sunt un set de anumite postulate care formează baza pentru înțelegerea proceselor care au loc în macrosisteme. Prevederile principiilor termodinamicii au fost stabilite empiric ca o serie întreagă de experimente și s-au efectuat cercetări științifice. Astfel, există unele dovezipermițându-ne să adoptăm postulatele fără nicio îndoială cu privire la acuratețea lor.
Unii oameni se întreabă de ce termodinamica are nevoie de aceste legi. Ei bine, putem spune că necesitatea utilizării lor se datorează faptului că, în această secțiune a fizicii, parametrii macroscopici sunt descriși într-un mod general, fără nici un indiciu de luare în considerare a naturii lor microscopice sau a caracteristicilor aceluiași plan. Acesta nu este domeniul termodinamicii, ci al fizicii statistice, mai precis. Un alt lucru important este faptul că principiile termodinamicii sunt independente unele de altele. Adică, unul dintre al doilea nu va funcționa.
Aplicație
Aplicarea termodinamicii, așa cum am menționat mai devreme, merge în mai multe direcții. Apropo, unul dintre principiile sale este luat ca bază, care este interpretat diferit sub forma legii conservării energiei. Soluțiile și postulatele termodinamice sunt implementate cu succes în industrii precum industria energetică, biomedicină și chimie. Aici, în energia biologică, legea conservării energiei și legea probabilității și direcției procesului termodinamic sunt utilizate pe scară largă. Alături de aceasta, acolo sunt folosite cele mai comune trei concepte, pe care se bazează întreaga lucrare și descrierea acesteia. Acesta este un sistem termodinamic, proces și fază de proces.
Procese
Procesele din termodinamică au grade diferite de complexitate. Sunt șapte. În general, procesul în acest caz ar trebui înțeles ca nimic mai mult decât o schimbare a stării macroscopice, înpe care sistemul a fost dat mai devreme. Trebuie înțeles că diferența dintre starea inițială condiționată și rezultatul final poate fi neglijabilă.
Dacă diferența este infinit de mică, atunci putem numi procesul care a avut loc elementar. Dacă discutăm despre procese, va trebui să recurgem la menționarea unor termeni suplimentari. Unul dintre ele este „corpul de lucru”. Un fluid de lucru este un sistem în care au loc unul sau mai multe procese termice.
Procesele sunt împărțite în mod convențional în non-echilibru și echilibru. În cazul acestuia din urmă, toate stările prin care trebuie să treacă sistemul termodinamic sunt, respectiv, de neechilibru. Adesea, schimbarea stărilor are loc în astfel de cazuri într-un ritm rapid. Dar procesele de echilibru sunt apropiate de cele cvasistatice. În acestea, schimbările sunt cu un ordin de mărime mai lente.
Procesele termice care apar în sistemele termodinamice pot fi atât reversibile, cât și ireversibile. Pentru a înțelege esența, să împărțim succesiunea de acțiuni în anumite intervale din reprezentarea noastră. Dacă putem face același proces în sens invers cu aceleași „stații de drum”, atunci poate fi numit reversibil. În caz contrar, nu va funcționa.
