Vysvětlíme si, co je termodynamika a z čeho se skládá termodynamický systém. Také jaké jsou zákony termodynamiky.
Co je termodynamika?
Říká se tomu termodynamika (z řec termoska, "Teplo" a dynama, "Síla, síla") do větve fyzický který studuje mechanické působení tepla a jiných podobných forem energie. Jeho studie přistupuje k objektům jako ke skutečným makroskopickým systémům prostřednictvím vědecká metoda a deduktivním uvažováním, věnujícím pozornost rozsáhlým proměnným jako např entropievnitřní energie nebo objem; stejně jako neextenzivní proměnné jako např teplota, Tlak nebo chemický potenciál, mimo jiné typy veličin.
Termodynamika však nenabízí výklad veličin, které studuje, a předměty jejího zkoumání jsou vždy systémy v rovnovážném stavu, tedy takové, jejichž charakteristiky jsou určitelné vnitřními prvky a ne tak vnějšími silami, které na ně působí. Z toho důvodu považujte za Energie lze vyměnit pouze z jednoho systému do druhého jako a teplo nebo od práce.
Formální studium termodynamiky začalo díky Otto von Guerickemu v roce 1650, německému fyzikovi a právníkovi, který navrhl a postavil první vakuovou pumpu, čímž svými aplikacemi vyvrátil Aristotela a jeho zásadu, že „příroda se hnusí vakuu“. Po tomto vynálezu vědci Robert Boyle a Robert Hooke zdokonalili své systémy a podívali se na korelaci mezi tlakem, teplotou a objemem. Tak se zrodily principy termodynamiky.
Termodynamický systém
Termodynamický systém je chápán jako část vesmíru, která je pro studijní účely koncepčně izolovaná od zbytku a snaží se autonomně porozumět. Všímejte si způsobů, jak se energie mění nebo uchovává, a zároveň jejích výměn hmota a/nebo energie s prostředím nebo s jinými podobnými systémy (pokud existují). Je to tedy metoda studia termodynamiky.
Hlavním kritériem pro klasifikaci těchto systémů je jejich stupeň izolace od prostředí, takže se rozlišují:
- Otevřené systémy. Takové, které si volně vyměňují energii a hmotu se svým prostředím, jak to dělá většina známých systémů v každodenním životě. Například: auto. Jeden mu podá ruku pohonné hmoty a vrací se do prostředí plyny A teplo.
- Uzavřené systémy. Ty, které si vyměňují energii se svým prostředím, ale nezáleží na tom. To se děje s uzavřenou nádobou, jako je plechovka, jejíž obsah je neměnný, ale ztrácí teplo spočasí, rozptyluje ho do vzduchu kolem něj.
- Izolované systémy. Takové, které si do určité míry nevyměňují energii ani hmotu s okolím. Samozřejmě neexistují žádné dokonale izolované systémy, ale do určité míry existují: termoska, která obsahuje Voda horká si na chvíli zachová svou teplotu, dost na to, aby byla chvíli izolovaná.
Zákony termodynamiky
"Nulový zákon" je logicky vyjádřen takto: pokud A = C a B = C, pak A = B.
Termodynamika se řídí tím, co je stanoveno v jejích čtyřech základních principech nebo zákonech, formulovaných různými vědci v průběhu historie disciplína. Uvedené zásady nebo zákony jsou:
- První zásada, popř Zákon zachování energie. Uvádí, že celkové množství energie v jakémkoli fyzickém systému izolovaném od jeho prostředí bude vždy stejné, i když může být transformováno z jedné formy energie na mnoho různých. Méně slovy: "Energie nelze vytvořit ani zničit, pouze přeměnit."
- Třetí princip neboli zákon absolutní nuly. To diktuje, že entropie systému, který je uveden do absolutní nuly, bude vždy určitou konstantou. To znamená, že při dosažení absolutní nuly (-273,15 °C nebo 0 K) se procesy fyzikálních systémů zastaví a entropie má konstantní minimální hodnotu.
- Princip nuly neboli zákon tepelné rovnováhy. Říká se mu „nulové právo“, protože ačkoliv bylo spuštěno jako poslední, základní a základní předpisy, které stanoví, mají přednost před ostatními třemi zákony. Stanovuje, že „jsou-li dva systémy in tepelná rovnováha nezávisle na třetím systému musí být také navzájem v tepelné rovnováze“.
Chemická termodynamika
Chemická termodynamika je samostatný studijní obor, zaměřený na korelaci mezi teplem a prací, a chemické reakce, vše zasazeno do toho, co je založeno na principech termodynamiky. To znamená, že jde o aplikaci termodynamických zákonů, zejména prvních dvou, na svět reakcí mezi látkami a sloučeninyza účelem získání tzv. „základních Gibbsových rovnic“, které řídí způsob, jakým chemická energie obsažené v různých sloučeninách se mění a přenáší, nebo jak se stupeň entropie vesmír pokaždé, když dojde ke spontánní reakci.