In de wereld van de natuurkunde is er een tak die verantwoordelijk is voor het bestuderen van de transformaties geproduceerd door warmte en het werken in een systeem. Het gaat over de thermodynamica. Het is een tak van de natuurkunde die alle transformaties bestudeert die het resultaat zijn van processen waarbij veranderingen optreden in de toestandsvariabelen van zowel temperatuur als energie op macroscopisch niveau. Om dieper op dit onderwerp in te gaan, kunt u de principes van thermodynamica en ook de Temperatuur eenheid systemen.
In dit artikel gaan we je alles vertellen wat je moet weten over thermodynamica en de principes van thermodynamica.
hoofdkenmerken
Als we de klassieke thermodynamica analyseren, zien we dat het gebaseerd is op het concept van macroscopisch systeem. Dit systeem is niets meer dan een deel van de fysieke of conceptuele massa dat gescheiden is van de externe omgeving. Om thermodynamische systemen beter te kunnen bestuderen, wordt altijd aangenomen dat het een fysieke massa is die niet wordt verstoord door de uitwisseling van energie met het externe ecosysteem.
De toestand van een macroscopisch systeem wat is onder evenwichtsomstandigheden wordt het gespecificeerd door grootheden die thermodynamische variabelen worden genoemd. We kennen al deze variabelen: temperatuur, druk, volume en chemische samenstelling. Al deze variabelen bepalen de systemen en hun evenwicht. De belangrijkste notaties die in de chemische thermodynamica worden gebruikt, zijn tot stand gekomen dankzij de internationale toegepaste unie. Met deze eenheden kunt u de wet van de thermodynamica beter uitleggen. Bovendien is de studie van de entropie is ook op dit gebied essentieel.
Er is echter een tak van de thermodynamica die geen evenwicht bestudeert, maar verantwoordelijk is voor het analyseren van thermodynamische processen die voornamelijk worden gekenmerkt door niet in staat zijn om op een stabiele manier evenwichtsomstandigheden te bereiken. Dit heeft te maken met het belang van het begrijpen van het gedrag van thermodynamische cycli in deze processen.
wetten
De principes werden in de 19e eeuw veroordeeld en zijn die welke Ze zijn verantwoordelijk voor het reguleren van alle transformaties en hun voortgang. Ze analyseren ook wat de werkelijke grenzen zijn om een ​​waarheidsgetrouw beeld te krijgen. Het zijn axioma's die niet bewezen kunnen worden, maar die op basis van ervaring niet bewezen kunnen worden. Elke theorie van de thermodynamica is gebaseerd op deze principes. We kunnen drie basisprincipes onderscheiden, plus het nulprincipe, dat de temperatuur definieert en impliciet in de andere drie principes besloten ligt.
Geen wet
Laten we deze nulde wet eens beschrijven. Het is de eerste wet die verantwoordelijk is voor het beschrijven van de temperatuur die impliciet in de overige principes besloten ligt. Wanneer twee systemen met elkaar interacteren en in thermisch evenwicht zijn, hebben ze een aantal gemeenschappelijke eigenschappen. Deze gemeenschappelijke eigenschappen kunnen gemeten worden en er kan een numerieke waarde aan worden toegekend. Als de twee systemen in evenwicht zijn met een derde systeem, zijn ze ook met elkaar in evenwicht. De gemeenschappelijke eigenschap is temperatuur.
Dit nulprincipe stelt dus eenvoudigweg dat als Een lichaam A was in evenwicht met een lichaam B en dit lichaam B is in thermisch evenwicht met een lichaam C, dan zullen de lichamen A en C ook in evenwicht zijn thermisch. Dit principe helpt om de warmte-uitwisseling tussen lichamen bij verschillende temperaturen te begrijpen. Voor degenen die deze wetten beter willen begrijpen, raad ik aan de pagina van de takken van de natuurkunde.
Eerste wet van de thermodynamica
Wanneer een lichaam in contact komt met een kouder lichaam, vindt er een transformatie plaats die leidt tot een toestand van evenwicht. Deze evenwichtstoestand is gebaseerd op het feit dat de temperatuur van de twee lichamen gelijk is. Er vindt namelijk energieoverdracht plaats tussen het warme en het koude lichaam. Om dit fenomeen te verklaren, gingen wetenschappers ervan uit dat een warme substantie die in grotere hoeveelheden aanwezig was, in een kouder lichaam zou overgaan. Er werd een vloeistof bedacht die door de massa heen kon bewegen om warmte uit te wisselen.
Dit principe zorgt ervoor dat warmte als een vorm van energie wordt herkend. Het is geen materiële substantie. Op deze manier kon worden aangetoond dat warmte, gemeten in calorieën, en arbeid, gemeten in joule, gelijkwaardig zijn. Daarom weten we vandaag dat 1 calorie is ongeveer 4,186 joules.
We kunnen stellen dat het eerste principe van de thermodynamica het principe van behoud van energie is. In een warmtemotor wordt een hoeveelheid energie omgezet in arbeid. Er is geen enkele machine die dergelijke arbeid kan leveren zonder energie te verbruiken. We kunnen dit eerste principe als volgt vaststellen: de variatie van de interne energie van een gesloten thermodynamisch systeem is gelijk aan het verschil tussen de warmte die aan het systeem wordt geleverd en de arbeid die door dat systeem in de omgeving wordt verricht.
Tweede wet van de thermodynamica
Dit principe stelt dat het onmogelijk is om een ​​cyclische machine te maken die als enig resultaat de overdracht van warmte van een koud lichaam naar een warm lichaam heeft. We kunnen zeggen dat het onmogelijk is om een ​​transformatie uit te voeren waarvan het resultaat alleen maar zal zijn die van het omzetten van de warmte die we uit één bron hebben gehaald in mechanisch werk.
Dit principe is verantwoordelijk voor het ontkennen van de mogelijkheid van het bestaan ​​van de welbekende eeuwigdurende beweging van de tweede soort. We weten dat de entropie van een systeem geïsoleerd blijft zonder veranderingen wanneer er een omkeerbare transformatie plaatsvindt. We weten ook dat het toeneemt wanneer er een onomkeerbare transformatie plaatsvindt.
Derde wet van de thermodynamica
Dit laatste principe is nauw verwant aan het tweede en wordt beschouwd als een gevolg daarvan. Dit principe stelt dat het absolute nulpunt niet bereikt kan worden door een eindig aantal transformaties. Wij weten dat het absolute nulpunt niets anders is dan de minimumtemperatuur die bereikt kan worden. In eenheden We weten dat Kelvin 0 is, maar in graden Celsius heeft het een waarde van -273.15 graden.
Het stelt ook vast dat de entropie voor een vaste stof die perfect kristallijn is en een temperatuur heeft van 0 Kelvin gelijk is aan 0. Dit betekent dat er geen entropie zou zijn, dus het systeem zou volledig stabiel zijn. De energie van de vrijgave, translatie en rotatie van de deeltjes waaruit het bestaat, zou bij een temperatuur van 0 Kelvin nihil zijn.
Ik hoop dat je met deze informatie meer leert over thermodynamica en basisprincipes.