Ito ang term na ginamit upang saklaw ang serye ng mga pag- aaral at eksperimento na isinasagawa sa ilalim ng mga batas ng pisika, na detalyadong pinag- aaralan ang balanse ng mga elementong pang-terrestrial, pati na rin kung paano nakakaapekto ang init at enerhiya sa buhay sa planeta at mga materyales na bumubuo nito. Mula dito, posible na lumikha ng iba't ibang mga makina na makakatulong sa mga pang-industriya na proseso. Ang salita ay nagmula sa mga salitang Griyego na andμο at ςαμις, na nangangahulugang "thermo" at "init.
Ano ang thermodynamics
Talaan ng mga Nilalaman
Ang kahulugan ng thermodynamics ay nagpapahiwatig na ito ay ang agham na partikular na nakikipag-usap sa mga batas na namamahala sa pagbabago ng thermal enerhiya sa mekanikal na enerhiya at kabaligtaran. Ito ay batay sa tatlong pangunahing mga prinsipyo at may halatang mga implikasyon ng pilosopiya at pinapayagan din ang pagbuo ng mga konsepto na kabilang sa pinakamalawak sa pisika.
Sa loob nito, ginagamit ang iba't ibang mga pamamaraan ng pagsisiyasat at pagpapahalaga sa mga kinakailangang bagay, tulad ng malawak at hindi malawak na lakas. Pinag-aaralan ng malawak ang isang panloob na enerhiya, komposisyon ng molar o dami at ang pangalawa, para sa bahagi nito, nag-aaral ng presyon, potensyal sa temperatura at kemikal; kahit na, ang iba pang mga magnitude ay ginagamit para sa tumpak na pagtatasa.
Ano ang pinag-aaralan ng thermodynamics
Pinag- aaralan ng Thermodynamics ang mga palitan ng thermal energy sa pagitan ng mga system at mga phenomena ng mekanikal at kemikal na ipinahihiwatig ng naturang palitan. Sa isang partikular na paraan, siya ang namumuno sa pag-aaral ng mga phenomena kung saan mayroong pagbabago ng mekanikal na enerhiya sa thermal energy o kabaligtaran, mga phenomena na tinatawag na thermodynamic transformations.
Ito ay itinuturing na isang phenomenological science, dahil nakatuon ito sa macroscopic na pag-aaral ng mga bagay at iba pa. Katulad nito, gumagamit ito ng ibang mga agham upang maipaliwanag ang mga phenomena na hinahangad nitong makilala sa mga object ng pagtatasa nito, tulad ng mekanikal ng istatistika. Gumagamit ang mga thermodynamic system ng ilang mga equation na makakatulong upang makihalubilo sa kanilang mga pag-aari.
Kabilang sa mga pangunahing prinsipyo nito ay matatagpuan na ng enerhiya, na maaaring mailipat mula sa isang katawan patungo sa isa pa, sa pamamagitan ng init. Ito ay inilalapat sa maraming mga lugar ng pag-aaral tulad ng engineering, pati na rin ang pakikipagtulungan sa pagbuo ng mga makina, pag-aaral ng mga pagbabago sa phase, reaksyon ng kemikal at mga itim na butas.
Ano ang isang thermodynamic system
Ang isang sistemang thermodynamic ay tinatawag na katawan, o hanay ng mga katawan, kung saan naganap ang isang pagbabagong thermodynamic. Ang pag-aaral ng isang sistema ay tapos na simula sa estado, iyon ay, mula sa mga kondisyong pisikal nito sa isang naibigay na sandali. Sa antas ng mikroskopiko, ang nasabing estado ay maaaring mailarawan sa pamamagitan ng mga coordinate o thermal variable, tulad ng masa, presyon, temperatura, atbp, na perpektong masusukat, ngunit sa antas ng mikroskopiko, ang mga praksyon (mga molekula, atomo) na bumubuo ang system at kilalanin ang hanay ng mga posisyon at bilis ng mga maliit na butil na kung saan umaasa ang mga katangian ng mikroskopiko.
Bilang karagdagan, ang isang thermodynamic system ay isang rehiyon ng puwang na napapailalim sa pag-aaral na isinasagawa at nalilimitahan ng isang ibabaw na maaaring maging totoo o haka-haka. Ang rehiyon sa labas ng system na nakikipag-ugnay dito ay tinatawag na system environment. Ang sistemang thermodynamic ay nakikipag-ugnay sa kapaligiran nito sa pamamagitan ng pagpapalitan ng bagay at enerhiya.
Ang ibabaw na naghihiwalay sa system mula sa natitirang konteksto nito ay tinatawag na isang pader, at ayon sa mga katangian nito nauuri sila sa tatlong uri na:
Buksan ang thermodynamic system
Ito ang palitan ng enerhiya at bagay.
Sarado na thermodynamic system
Hindi ito nagpapalitan ng bagay, ngunit nagpapalitan ito ng enerhiya.
Nahiwalay na sistemang thermodynamic
Hindi ito nagpapalitan ng bagay o lakas.
Mga prinsipyo ng thermodynamics
Ang Thermodynamics ay may ilang mga pangunahing batayan na tumutukoy sa pangunahing mga pisikal na dami na kumakatawan sa mga thermodynamic system. Ipinapaliwanag ng mga prinsipyong ito kung ano ang kanilang pag-uugali sa ilalim ng ilang mga kundisyon at pinipigilan ang paglitaw ng ilang mga phenomena.
Ang isang katawan ay sinasabing nasa thermal equilibrium kapag ang init na namamalas at nagpapalabas ay pantay. Sa kasong ito ang temperatura ng lahat ng mga puntos nito ay at nananatiling pare-pareho. Ang isang kabalintunaan na kaso ng thermal equilibrium ay isang bakal na nakalantad sa araw.
Ang temperatura ng katawang ito, kapag naabot na ang balanse, mananatiling mas mataas kaysa sa kapaligiran sapagkat ang tuluy-tuloy na kontribusyon ng solar na enerhiya ay binabayaran ng kung saan ang katawan ay nag-iilaw at nawala ito sa pagpapadaloy at kombeksyon nito.
Ang zero na prinsipyo ng thermodynamics o ang zero na batas ng thermodynamics ay naroroon kapag ang dalawang mga katawan na nakikipag-ugnay ay nasa parehong temperatura matapos maabot ang thermal equilibrium. Madaling maunawaan na ang pinakamalamig na katawan ay nag-iinit at ang mas maiinit ay nagpapalamig, at sa gayon ang net na daloy ng init sa pagitan nila ay bumababa habang ang kanilang pagkakaiba sa temperatura ay bumababa.
"> Naglo-load…Unang Batas ng thermodynamics
Ang unang prinsipyo ng thermodynamics ay ang prinsipyo ng pag- iimbak ng enerhiya (maayos at alinsunod sa teorya ng relatibidad ng matter-energy) na ayon dito ay hindi nilikha o nawasak, kahit na maaaring mabago ito sa isang tiyak na paraan sa iba.
Ang paglalahat ng prinsipyo ng enerhiya ay nagpapahintulot sa amin na patunayan na ang pagkakaiba-iba ng panloob na puwersa ng isang sistema ay ang kabuuan ng gawaing isinagawa at inilipat, isang lohikal na pahayag dahil naitaguyod na ang trabaho at init ay ang mga paraan ng paglilipat ng enerhiya at hindi ito lumikha o sirain.
Ang panloob na enerhiya ng isang sistema ay naiintindihan bilang kabuuan ng iba't ibang mga enerhiya at ng lahat ng mga maliit na butil na bumubuo nito, tulad ng: lakas na kinetiko ng pagsasalin, pag-ikot at panginginig, lakas ng pagbubuklod, kohesion, atbp.
Ang unang prinsipyo ay minsang nakasaad bilang imposibilidad ng pagkakaroon ng walang hanggang mobile ng unang uri, iyon ay, ang posibilidad ng paggawa ng trabaho nang hindi kumakain ng enerhiya sa alinman sa mga paraan kung saan ito manifest mismo.
Pangalawang prinsipyo ng thermodynamics
Ang pangalawang prinsipyong ito ay tumutukoy sa hindi maibabalik na pisikal na mga kaganapan, lalo na sa oras ng paglipat ng init.
Ang isang malaking bilang ng mga pang-eksperimentong katotohanan ay nagpapakita na ang mga pagbabagong likas na nagaganap natural ay may isang tiyak na kahulugan, nang hindi napapanood, na ito ay kusang isinagawa sa kabaligtaran.
Ang pangalawang prinsipyo ng thermodynamics ay isang paglalahat ng kung ano ang itinuturo ng karanasan tungkol sa kahulugan kung saan nangyayari ang kusang pagbabago. Sinusuportahan nito ang iba't ibang mga formulasyon na talagang katumbas. Lord Kelvin, British physicist at matematika, inilahad ito sa mga terminong ito noong 1851 "Imposibleng isagawa ang pagbabagong-anyo na ang nag-iisang resulta ay ang paggawa ng init na nakuha mula sa iisang mapagkukunan ng pare-parehong temperatura"
Ito ang isa sa pinakamahalagang batas ng thermodynamics sa pisika; Kahit na maaari silang mabuo sa maraming paraan, lahat sila ay humantong sa paliwanag ng konsepto ng hindi maibabalik at ang entropy. Ang Aleman pisisista at dalub-agbilang, Rudolf Clausius ay nagtatag ng isang hindi pagkakapantay-pantay na nauugnay sa pagitan ng mga temperatura ng isang di-makatwirang bilang ng mga mapagkukunang thermal at ang dami ng init na hinihigop ng mga ito, kapag ang isang sangkap ay dumaan sa anumang proseso ng paikot, naibabalik o hindi maibabalik, nakikipagpalitan ng init sa ang mga pinagkukunan.
Sa isang Hydroelectric Power Plant, ang enerhiyang elektrikal ay nagagawa mula sa potensyal na enerhiya ng pinadpad na tubig. Ang lakas na ito ay nabago sa lakas na kinetiko kapag ang tubig ay bumababa sa pamamagitan ng mga tubo at isang maliit na bahagi ng lakas na kinetiko na ito ay nabago sa paikot na puwersang kinetiko ng isang turbine, na ang axis ay mahalaga sa axis ng inductor ng isang alternator na bumubuo ng puwersa elektrikal.
Ang unang prinsipyo ng thermodynamics ay nagbibigay-daan sa amin upang matiyak na sa mga pagbabago mula sa isang anyo ng enerhiya patungo sa isa pa ay walang pagtaas o pagbawas sa paunang kapangyarihan, sinasabi sa amin ng pangalawang prinsipyo na ang bahagi ng enerhiya na iyon ay tatanggalin sa anyo ng init.
Pangatlong Prinsipyo ng Thermodynamics
Ang pangatlong batas ay binuo ng chemist na si Walther Nernst noong mga taong 1906-1912, kaya naman madalas itong tinukoy bilang teorya ni Nernst o postulate ni Nernst. Ang pangatlong prinsipyong ito ng thermodynamics ay nagsasabi na ang entropy ng isang absolute zero system ay isang tiyak na pare-pareho. Ito ay dahil mayroong isang zero temperatura system sa ground state nito, kaya ang entropy nito ay natutukoy ng pagkabulok ng ground state. Noong 1912, itinatag ni Nernst ang batas sa gayon: "Imposible sa anumang pamamaraan na maabot ang isotherm T = 0 sa isang may hangganan na bilang ng mga hakbang"
Mga proseso ng thermodynamic
Sa konsepto ng thermodynamics, ang mga proseso ay ang mga pagbabago na nagaganap sa isang system at ito ay kukuha mula sa isang estado ng paunang balanse sa isang estado ng pangwalang balanse. Ang mga ito ay inuri ayon sa variable na pinananatiling pare-pareho sa buong proseso.
Ang isang proseso ay maaaring maganap mula sa natutunaw na yelo, hanggang sa pag-aapoy ng pinaghalong air-fuel upang maisagawa ang paggalaw ng mga piston sa isang makina ng panloob na pagkasunog.
Mayroong tatlong mga kundisyon na maaaring mag-iba sa isang thermodynamic system: temperatura, dami, at presyon. Ang mga proseso ng thermodynamic ay pinag-aaralan sa mga gas, dahil ang mga likido ay hindi masisiksik at ang mga pagbabago sa dami ay hindi nangyayari. Gayundin, dahil sa mataas na temperatura, ang mga likido ay nagiging gas. Sa mga solido, ang mga pag-aaral na thermodynamic ay hindi isinasagawa sapagkat ang mga ito ay hindi masisiksik at walang mekanikal na gawain sa kanila.
Mga uri ng proseso ng thermodynamic
Ang mga proseso na ito ay inuri ayon sa kanilang diskarte, upang mapanatili ang isa sa mga variable na palaging, alinman sa temperatura, presyon o dami. Bilang karagdagan, inilalapat ang iba pang mga pamantayan, tulad ng pagpapalitan ng enerhiya at pagbabago ng lahat ng mga variable nito.
Proseso ng Isothermal
Ang mga proseso ng isothermal ay lahat ng kung saan nananatiling pare-pareho ang temperatura ng system. Ginagawa ito sa pamamagitan ng pagtatrabaho, upang ang iba pang mga variable (P at V) ay magbabago sa paglipas ng panahon.
Isobaric na proseso
Ang proseso ng isobaric ay isa kung saan nananatiling pare-pareho ang presyon. Ang pagkakaiba-iba ng temperatura at dami ay tumutukoy sa pagpapaunlad nito. Malayang mababago ang lakas ng tunog kapag nagbago ang temperatura.
Mga proseso ng Isochoric
Sa mga proseso ng isochoric ang dami ay nananatiling pare-pareho. Maaari rin itong isaalang-alang bilang mga kung saan ang system ay hindi bumubuo ng anumang trabaho (W = 0).
Talaga, ang mga ito ay pang-pisikal o kemikal na phenomena na pinag-aaralan sa loob ng anumang lalagyan, maging sa pagkabalisa o hindi.
Proseso ng Adiabatic
Ang proseso ng adiabatic ay ang proseso ng thermodynamic na kung saan walang palitan ng init mula sa system hanggang sa labas o sa kabaligtaran. Ang mga halimbawa ng ganitong uri ng proseso ay ang mga maaaring isagawa sa isang termos para sa mga inumin.
"> Naglo-load…Mga halimbawa ng proseso ng thermodynamic
- Isang halimbawa ng proseso ng isochoric: Ang dami ng gas ay pinananatiling pare-pareho. Kapag nangyari ang anumang uri ng pagbabago ng temperatura, sasamahan ito ng pagbabago ng presyon. Tulad ng kaso sa singaw sa isang pressure cooker, pinapataas nito ang presyon habang umiinit ito.
- Bilang isang halimbawa ng proseso ng Isothermal: Ang temperatura ng gas ay nananatiling pare-pareho. Tulad ng pagtaas ng lakas ng tunog bumababa ang presyon. Halimbawa, ang isang lobo sa isang vacuum making machine ay nagdaragdag ng dami nito habang nilikha ang vacuum.
- Kaugnay sa proseso ng adiabatic: halimbawa, ang pag-compress ng piston sa isang pump ng inflation ng gulong ng bisikleta, o ang mabilis na decompression ng plunger ng isang hiringgilya, na dati ay pinipiga ito sa butas ng outlet na naka-plug.
