Vysvetlíme, čo je termodynamika a z čoho pozostáva termodynamický systém. Tiež, aké sú zákony termodynamiky.
Čo je termodynamika?
Nazýva sa to termodynamika (z gréčtiny termoska, "Teplo" a dynamá, "Sila, sila") do pobočky fyzické študuje mechanické pôsobenie tepla a iných podobných foriem energie. Jeho štúdia pristupuje k objektom ako k skutočným makroskopickým systémom, prostredníctvom tzv vedecká metóda a deduktívne uvažovanie, pričom si všímame rozsiahle premenné ako napr entropia, vnútornej energie alebo objem; ako aj neextenzívne premenné ako napr teplota, Tlak alebo chemický potenciál, okrem iných typov veličín.
Termodynamika však neponúka interpretáciu veličín, ktoré študuje, a jej predmetom skúmania sú vždy systémov v rovnovážnom stave, teda také, ktorých charakteristiky sú stanoviteľné vnútornými prvkami a nie až tak vonkajšími silami, ktoré na ne pôsobia. Z tohto dôvodu si uvedomte, že energie možno vymeniť z jedného systému do druhého iba ako a teplo alebo z prácu.
Formálne štúdium termodynamiky sa začalo vďaka Ottovi von Guerickemu v roku 1650, nemeckému fyzikovi a právnikovi, ktorý navrhol a skonštruoval prvé vákuové čerpadlo, čím svojimi aplikáciami vyvrátil Aristotela a jeho zásadu, že „príroda nenávidí vákuum“. Po tomto vynáleze vedci Robert Boyle a Robert Hooke zdokonalili svoje systémy a pozreli sa na koreláciu medzi tlakom, teplotou a objemom. Tak sa zrodili princípy termodynamiky.
Termodynamický systém
Termodynamický systém je chápaný ako časť vesmíru, ktorá je pre študijné účely koncepčne izolovaná od zvyšku a snaží sa porozumieť autonómne. Všímajte si spôsoby, akými sa energia mení alebo uchováva a zároveň aj jej výmeny záležitosť a/alebo energie s prostredím alebo s inými podobnými systémami (ak existujú). Ide teda o metódu štúdia termodynamiky.
Hlavným kritériom klasifikácie týchto systémov je stupeň ich izolácie od prostredia, čím sa rozlišujú:
- Otvorené systémy. Tie, ktoré si voľne vymieňajú energiu a hmotu so svojím prostredím, ako to robí väčšina známych systémov v každodennom živote. Napríklad: auto. Jedna mu podáva ruku palivo a vracia sa do prostredia plynov A teplo.
- Uzavreté systémy. Tie, ktoré si so svojím prostredím vymieňajú energiu, ale nezáleží na tom. To sa deje s uzavretou nádobou, ako je napríklad plechovka, ktorej obsah je nemenný, ale stráca teplopočasie, rozptýli ho do vzduchu okolo seba.
- Izolované systémy. Tie, ktoré si do určitej miery nevymieňajú energiu ani hmotu s okolím. Neexistujú žiadne dokonale izolované systémy, samozrejme, ale do určitej miery existujú: termoska, ktorá obsahuje Voda horúca si na chvíľu zachová svoju teplotu, dostatočnú na to, aby bola chvíľu izolovaná.
Zákony termodynamiky
„Nulový zákon“ je logicky vyjadrený takto: ak A = C a B = C, potom A = B.
Termodynamika sa riadi tým, čo je stanovené v jej štyroch základných princípoch alebo zákonoch, formulovaných rôznymi vedcami počas celej histórie disciplína. Uvedené zásady alebo zákony sú:
- Prvá zásada, resp Zákon zachovania energie. Uvádza, že celkové množstvo energie v akomkoľvek fyzickom systéme izolovanom od jeho prostredia bude vždy rovnaké, hoci môže byť transformované z jednej formy energie na mnoho rôznych. Menej slovami: "Energia nemôže byť vytvorená alebo zničená, iba transformovaná."
- Tretí princíp alebo zákon absolútnej nuly. Stanovuje, že entropia systému, ktorá sa dostane na absolútnu nulu, bude vždy definitívna konštanta. To znamená, že pri dosiahnutí absolútnej nuly (-273,15 ° C alebo 0 K) sa procesy fyzikálnych systémov zastavia a entropia má konštantnú minimálnu hodnotu.
- Princíp nuly alebo zákon tepelnej rovnováhy. Nazýva sa „nulovým zákonom“, pretože hoci bol spustený ako posledný, základné a zásadné predpisy, ktoré stanovuje, majú prednosť pred ostatnými tromi zákonmi. Stanovuje, že „ak sú dva systémy in tepelná rovnováha nezávisle od tretieho systému musia byť aj navzájom v tepelnej rovnováhe“.
Chemická termodynamika
Chemická termodynamika je samostatný študijný odbor, zameraný na koreláciu medzi teplom a prácou, resp chemické reakcie, všetko zarámované do toho, čo je stanovené princípmi termodynamiky. To znamená, že ide o aplikáciu zákonov termodynamiky, najmä prvých dvoch, na svet reakcií medzi látkami a zlúčeninys cieľom získať takzvané „základné Gibbsove rovnice“, ktoré riadia spôsob, akým sa chemická energia obsiahnutých v rôznych zlúčeninách sa mení a prenáša, alebo ako stupeň entropie vesmír zakaždým, keď dôjde k spontánnej reakcii.