Termodinamika je ... Definicija, zakoni, aplikacije i procesi

Što je termodinamika? Ovo je dio fizike koji se bavi proučavanjem svojstava makroskopskih sustava. Istodobno, metode pretvorbe energije i metode njegovog prijenosa također spadaju u studiju. Termodinamika je dio fizike, koji proučava procese koji se odvijaju u sustavima i njihovim državama. O onome što još spada u popis onoga što je proučavalo, danas ćemo razgovarati.

definicija

Na donjoj slici možete vidjeti primjer termograma dobivenog iz staklenke s toplom vodom.

Termodinamika je znanost koja se oslanja na opće činjenice dobivene iskustvom. Procesi koji se javljaju u termodinamičkim sustavima opisani su pomoću makroskopskih količina. Njihov popis uključuje takve parametre kao koncentraciju, tlak, temperaturu i slično. Jasno je da se ne mogu primijeniti na pojedine molekule, već se svode na opisivanje sustava u svom općem obliku (za razliku od onih koji se koriste u elektrodinamici, na primjer).

Termodinamika je grana fizike koja također ima svoje vlastite zakone. Oni, kao i ostalo, opće su prirode. Konkretni detalji strukture određene tvari neće imati značajan utjecaj na prirodu zakona. Zato se kaže da je ovaj dio fizike jedan od najvažnijih (ili, kako bi se točnije, uspješno primjenjivao) u znanosti i tehnologiji.

primjena

Nabrajanje primjera može biti vrlo dugo. Na primjer, mnoga rješenja temeljena na termodinamičkim zakonima mogu se naći u području toplinskog inženjerstva ili elektroenergetike. Što je s opisom i razumijevanjem kemijskih reakcija, faznih prijelaza, transportnih pojava. Na neki način, termodinamika "surađuje" s kvantnom dinamikom. Sfera njihovog kontakta je opis fenomena crnih rupa.

zakoni

Slika gore pokazuje bit jednog od termodinamičkih procesa - konvekcija. Topli slojevi materije rastu na vrh, hladni slojevi - silaze.

Alternativni naziv zakona, koji se usput ne koristi češće kao primjer, to je početak termodinamike. Do danas poznaju tri (plus jedan "nula" ili "općeniti"). Ali prije nego što razgovaramo o tome što svaki od zakona podrazumijeva, pokušat ćemo odgovoriti na pitanje što su početci termodinamike.

Oni predstavljaju skup određenih postulata koji čine osnovu za razumijevanje procesa koji se pojavljuju u makro-sustavima. Položaji početka termodinamike utvrđeni su empirijski kako su provedeni niz eksperimenata i znanstvenih istraživanja. Dakle, postoje određeni dokazi koji nam omogućuju primanje postulata bez ikakve sumnje u njihovu točnost.

Neki se pitaju zašto termodinamika treba ove vrlo zakone. Pa, možemo reći da je potreba za njihovim korištenjem posljedica činjenice da su u ovom dijelu fizike općeniti opis makroskopskih parametara, bez ikakvog naglašavanja njihove mikroskopske prirode ili značajki istog plana. To nije sfera termodinamike, već statističke fizike, kako bi bila specifičnija. Druga važna stvar je činjenica da početak termodinamike ne ovisi jedni o drugima. To je, ne može se zaključiti ni jedan od drugog.

primjena

Primjena termodinamike, kako je rečeno ranije, ide u mnogim smjerovima. Usput, jedan od njegovih načela se uzima kao osnova, koja se inače interpretira u obliku zakona očuvanja energije. Termodinamička rješenja i postulati uspješno su uvedeni u takve grane poput energetike, biomedicine, kemije. U biološkoj energiji univerzalno se koristi zakon o očuvanju energije i zakonu vjerojatnosti i smjeru termodinamičkog procesa. Uz to, tu se koriste tri najčešća koncepta na kojima se temelje svi radovi i opis. To je termodinamički sustav, proces i faza procesa.

procesi

Procesi termodinamike imaju različit stupanj složenosti. Ima ih sedam. Općenito, proces u ovom slučaju treba shvatiti kao ništa više od promjene u makroskopskom stanju u kojem je sustav ranije uveden. Treba shvatiti da razlika između uvjetnog početnog stanja i konačnog rezultata može biti zanemariva.

Ako je razlika infinitezimalna, proces se može nazvati elementarnim. Ako razgovaramo o procesima, morat ćemo pribjeći spomenuti dodatne uvjete. Jedan od njih je "radno tijelo". Radno tijelo je sustav u kojem se odvija jedan toplinski proces ili nekoliko.

Uvjetno, procesi su podijeljeni u neravnotežu i ravnotežu. U slučaju potonjeg, sve države kroz koje termodinamički sustav mora proći su, odnosno, nijedna ravnoteža. Često se promjena stanja pojavljuje u takvim slučajevima ubrzanim tempom. Ali ravnotežni procesi su blizu kvazi-statički. U njima se promjene znatno sporije.

Termalni procesi koji se javljaju u termodinamičkim sustavima mogu biti reverzibilni ili nepovratni. Da bismo shvatili bit, podijelili smo u našem predstavljanju niz akcija u određenim intervalima. Ako možemo učiniti isti postupak u suprotnom smjeru s istim "posrednim stanicama", onda se može nazvati reverzibilnim. Inače, neće raditi.