Termodinamica este ... Definiție, legi, aplicații și procese

Ce este termodinamica? Aceasta este o secțiune a fizicii care se ocupă de studiul proprietăților sistemelor macroscopice. În același timp, metodele de conversie a energiei și metodele de transmitere a acesteia intră, de asemenea, în studiu. Termodinamica este secția de fizică, care studiază procesele care au loc în sisteme și statele lor. Despre ce altceva se înscrie în lista lucrurilor studiate de ea, vom vorbi azi.

definiție

În imaginea de mai jos puteți vedea un exemplu de termogramă obținută dintr-un borcan cu apă fierbinte.

Termodinamica este o știință care se bazează pe fapte generalizate obținute prin experiență. Procesele care apar în sistemele termodinamice sunt descrise prin utilizarea unor cantități macroscopice. Lista lor include parametri precum concentrația, presiunea, temperatura și altele asemenea. Este clar că moleculele individuale sunt aplicabile, ca și redus la o descriere a sistemului în general, forma sa (în opoziție cu aceste valori, care sunt utilizate în electrodinamică, de exemplu).

Termodinamica este o ramură a fizicii, care are și propriile sale legi. Ei, ca restul, au o natură generală. Detaliile concrete ale structurii unei substanțe date nu vor avea un efect semnificativ asupra naturii legilor. Acesta este motivul pentru care se spune că această secțiune de fizică este una dintre cele mai aplicabile (sau, mai corect, aplicabile) în știință și tehnologie.

cerere

Exemplele enumerate pot fi foarte lungi. De exemplu, multe soluții bazate pe legi termodinamice pot fi găsite în domeniul ingineriei termice sau al energiei electrice. Cum despre descrierea și înțelegerea reacțiilor chimice, a tranzițiilor de fază, a fenomenelor de transport. Într-un fel, termodinamica "cooperează" cu dinamica cuantică. Sfera contactului lor este o descriere a fenomenului găurilor negre.

legii

Imaginea de mai sus demonstrează esența unuia dintre procesele termodinamice - convecția. Straturile calde ale materiei cresc spre vârf, straturile reci - coboară.

Numele alternativ al legilor, care, de altfel, nu este folosit ca un exemplu mai des, este începutul termodinamicii. Până în prezent, știu trei (plus un "zero", sau "general"). Dar, înainte de a vorbi despre ceea ce implică fiecare dintre legi, vom încerca să răspundem la întrebarea despre începuturile termodinamicii.

Ele reprezintă un set de anumite postulate care formează baza pentru înțelegerea proceselor care apar în macrocomenzi. Pozițiile de la începutul termodinamicii au fost stabilite empiric, pe măsură ce s-au desfășurat seria de experimente și cercetări științifice. Astfel, există anumite dovezi care ne permit să luăm postulatele în slujba fără nici o îndoială cu privire la precizia lor.

Unii oameni se întreabă de ce termodinamica are nevoie de aceste legi. Ei bine, putem spune că necesitatea de a le utiliza, datorită faptului că această secțiune a fizicii parametrilor macroscopice sunt descrise în termeni generali, fără nici un indiciu de o revizuire a naturii lor microscopice sau caracteristici ale aceluiași plan. Aceasta nu este sfera termodinamicii, ci a fizicii statistice, pentru a fi mai specifică. Un alt lucru important este faptul că debutul termodinamicii nu depinde unul de celălalt. Aceasta înseamnă că una dintre cele două nu poate fi dedusă.

cerere

Aplicarea termodinamicii, după cum sa spus mai devreme, merge în multe direcții. Apropo, unul dintre principiile sale este luat ca bază, care este altfel interpretată sub forma legii conservării energiei. Soluțiile termodinamice și postulate sunt introduse cu succes în ramuri precum industria energetică, biomedicina, chimia. În energia biologică, legea conservării energiei și legea probabilității și direcției procesului termodinamic sunt utilizate în mod universal. În același timp, sunt folosite trei concepte cele mai comune, pe care se bazează toate lucrările și descrierea lor. Acesta este un sistem termodinamic, procesul și faza procesului.

procese

Procesele din termodinamică au un grad diferit de complexitate. Sunt șapte dintre ei. În general, procesul în acest caz ar trebui înțeles ca fiind doar o schimbare a stării macroscopice în care sistemul a fost introdus mai devreme. Trebuie să se înțeleagă că diferența dintre starea inițială condiționată și rezultatul final poate fi neglijabilă.

Dacă diferența este infinitezimală, atunci procesul poate fi numit elementar. Dacă discutăm despre procese, va trebui să recurgem la menționarea unor termeni suplimentari. Unul dintre ele este "corpul de lucru". Un corp de lucru este un sistem în care are loc un proces termic sau mai multe.

Condițional, procesele sunt subdivizate în neechilibru și în echilibru. În cazul celor din urmă, toate stările prin care trebuie să treacă sistemul termodinamic sunt, respectiv, neechilibre. Adesea, schimbarea stării apare în astfel de cazuri într-un ritm rapid. Dar procesele de echilibru sunt aproape cvasistatice. În ele, schimbările sunt mult mai lente.

Procesele termice care apar în sistemele termodinamice pot fi fie reversibile, fie ireversibile. Pentru a înțelege esența, am împărțit în prezentarea noastră secvența acțiunilor la anumite intervale. Dacă putem face același proces în direcția opusă cu aceleași "stații intermediare", atunci se poate numi reversibil. În caz contrar, nu va funcționa.