Wyjaśniamy, czym jest termodynamika i z czego składa się system termodynamiczny. A także jakie są prawa termodynamiki.
Czym jest termodynamika?
Nazywa się termodynamiką (z greki termos, „Ciepło” i dynamo, „Moc, siła”) do oddziału fizyczny który bada mechaniczne działania ciepła i innych podobnych form energii. Jego badanie traktuje obiekty jako prawdziwe układy makroskopowe, poprzez: metoda naukowa i rozumowanie dedukcyjne, zwracając uwagę na obszerne zmienne, takie jak: entropia, energia wewnętrzna lub Tom; a także nierozległe zmienne, takie jak temperatura, ten Ciśnienie lub potencjał chemiczny, pośród innych rodzajów wielkości.
Jednak termodynamika nie oferuje interpretacji wielkości, które bada, a jej przedmiotem badań są zawsze systemy w stanie równowagi, to znaczy takie, których właściwości określają elementy wewnętrzne, a nie działające na nie siły zewnętrzne. Z tego powodu uważaj, że Energia można wymieniać tylko z jednego systemu na drugi jako ciepło lub z stanowisko.
Formalne studia nad termodynamiką rozpoczęły się dzięki Otto von Guericke w 1650 roku, niemieckiemu fizykowi i prawnikowi, który zaprojektował i zbudował pierwszą pompę próżniową, obalając Arystotelesa i jego maksymę, że „natura nie znosi próżni” swoimi aplikacjami. Po tym wynalazku naukowcy Robert Boyle i Robert Hooke udoskonalili swoje systemy i przyjrzeli się korelacji między ciśnieniem, temperaturą i objętością. Tak narodziły się zasady termodynamiki.
Układ termodynamiczny
Układ termodynamiczny jest rozumiany jako część wszechświata, która do celów badawczych jest koncepcyjnie odizolowana od reszty i próbuje zrozumieć autonomicznie. Zwróć uwagę na sposoby, w jakie energia zmienia się lub jest zachowywana, a jednocześnie na jej wymianę materiał i/lub energii ze środowiskiem lub innymi podobnymi systemami (jeśli występują). Jest to zatem metoda badania termodynamiki.
Głównym kryterium klasyfikacji tych systemów jest ich stopień izolacji od otoczenia, a więc rozróżnienie między:
- Systemy otwarte. Takich, które swobodnie wymieniają energię i materię ze swoim otoczeniem, jak większość znanych systemów robi to w życiu codziennym. Na przykład: samochód. Jeden go wręcza paliwo i wraca do środowiska gazy I ciepło.
- Systemy zamknięte. Te, które wymieniają energię z otoczeniem, ale nie mają znaczenia. Tak dzieje się z zamkniętym pojemnikiem, takim jak puszka, której zawartość jest niezmienna, ale traci ciepło wraz zpogoda, rozpraszając go w powietrzu wokół niego.
- Systemy izolowane. Takich, które w pewnym stopniu nie wymieniają energii ani materii z otoczeniem. Oczywiście nie ma doskonale izolowanych systemów, ale są do pewnego stopnia: termos, który zawiera Woda gorąco zachowa swoją temperaturę przez jakiś czas, wystarczająco, aby przez jakiś czas była izolowana.
Prawa termodynamiki
„Prawo zerowe” jest logicznie wyrażone w następujący sposób: jeśli A = C i B = C, to A = B.
Termodynamika rządzi się tym, co zostało ustalone w jej czterech fundamentalnych zasadach lub prawach, sformułowanych przez różnych naukowców w całej historii tego procesu dyscyplina. Wspomniane zasady lub prawa to:
- Pierwsza zasada, czyli Prawo zachowania energii. Stwierdza, że całkowita ilość energii w dowolnym systemie fizycznym odizolowanym od otoczenia będzie zawsze taka sama, chociaż może być przekształcana z jednej formy energii w wiele różnych. Krótko mówiąc: „Energia nie może być stworzona ani zniszczona, tylko przemieniona”.
- Trzecia zasada, czyli prawo zera absolutnego. Wskazuje, że entropia układu, który jest sprowadzony do zera absolutnego, zawsze będzie określoną stałą. Oznacza to, że po osiągnięciu zera absolutnego (-273,15 ° C lub 0 K) procesy układów fizycznych zatrzymują się, a entropia ma stałą wartość minimalną.
- Zasada zera lub prawo równowagi termicznej. Nazywa się to „prawem zerowym”, ponieważ chociaż było to ostatnie, które zostało wprowadzone, podstawowe i fundamentalne zasady, które ustanawia, mają pierwszeństwo przed pozostałymi trzema prawami. Oznacza to, że „jeśli dwa systemy są w równowaga termiczna; równowaga cieplna niezależnie z trzecim systemem, muszą również znajdować się w równowadze termicznej ze sobą ”.
Termodynamika chemiczna
Odrębną dziedziną badań jest termodynamika chemiczna, skupiona na korelacji między ciepłem i pracą, a reakcje chemiczne, wszystko ujęte w to, co ustalają zasady termodynamiki. Oznacza to, że chodzi o zastosowanie praw termodynamiki, zwłaszcza dwóch pierwszych, do świata reakcji między substancjami i związki, w celu uzyskania tak zwanych „podstawowych równań Gibbsa”, które rządzą sposobem, w jaki energia chemiczna zawarte w różnych związkach zmieniają się i są przekazywane, czyli jak stopień entropii wszechświat za każdym razem, gdy pojawia się spontaniczna reakcja.