Мы объясняем, что такое термодинамика и из чего состоит термодинамическая система. Также каковы законы термодинамики.
Что такое термодинамика?
Это называется термодинамикой (от греч. термос, «Жара» и динамо-машины, "Сила, сила") в ветвь физический который изучает механическое воздействие тепла и других подобных форм энергии. Его исследование рассматривает объекты как реальные макроскопические системы через научный метод и дедуктивное рассуждение, обращая внимание на обширные переменные, такие как энтропия, внутренняя энергия или объем; а также неэквивалентные переменные, такие как температура, то Давление или химический потенциал, среди других типов величин.
Однако термодинамика не предлагает интерпретации изучаемых ею величин, и ее объекты исследования всегда системы в состоянии равновесия, то есть те, характеристики которых определяются внутренними элементами, а не столько внешними силами, действующими на них. По этой причине считайте, что Энергия может быть заменен только из одной системы в другую в качестве нагревать или из работа.
Формальное изучение термодинамики началось благодаря Отто фон Герике в 1650 году, немецкому физику и юристу, который спроектировал и построил первый вакуумный насос, опровергнув Аристотель и его изречение о том, что «природа не терпит вакуума» с его приложениями. Следуя этому изобретению, ученые Роберт Бойль и Роберт Гук они усовершенствовали свои системы и посмотрели на корреляцию между давлением, температурой и объемом. Так родились принципы термодинамики.
Термодинамическая система
Термодинамическая система понимается как часть Вселенной, которая для исследовательских целей концептуально изолирована от остального и пытается понять автономно. Обратите внимание на способы изменения или сохранения энергии и, в то же время, на обмен ею иметь значение и / или энергия с окружающей средой или с другими подобными системами (если таковые имеются). Следовательно, это метод изучения термодинамики.
Главный критерий классификации этих систем основан на их степени изолированности от окружающей среды, что позволяет различать:
- Открытые системы. Те, которые свободно обмениваются энергией и веществом с окружающей средой, как это делает большинство известных систем в повседневной жизни. Например: автомобиль. Одна рука ему топливо и он возвращается в окружающую среду газы И тепло.
- Закрытые системы. Те, которые обмениваются энергией с окружающей средой, но не имеют значения. Это то, что происходит с закрытой тарой, такой как банка, содержимое которой неизменно, но теряет тепло сПогода, рассеивая его в воздухе вокруг себя.
- Изолированные системы. Те, которые в определенной степени не обмениваются энергией или веществом с окружающей средой. Конечно, не бывает идеально изолированных систем, но в некоторой степени есть: термос, в котором есть Воды hot сохранит свою температуру некоторое время, достаточно, чтобы на какое-то время сохранить теплоизоляцию.
Законы термодинамики
Логически «нулевой закон» выражается так: если A = C и B = C, то A = B.
Термодинамика регулируется четырьмя фундаментальными принципами или законами, сформулированными различными учеными на протяжении всей истории этого процесса. дисциплина. Указанные принципы или законы:
- Первый принцип, или Закон сохранения энергии. Он утверждает, что общее количество энергии в любой физической системе, изолированной от окружающей среды, всегда будет одинаковым, хотя оно может быть преобразовано из одной формы энергии во множество различных. Короче говоря: «Энергия не может быть создана или уничтожена, ее можно только преобразовать».
- Третий принцип или закон абсолютного нуля. Он требует, чтобы энтропия системы, доведенная до абсолютного нуля, всегда была определенной константой. Это означает, что при достижении абсолютного нуля (-273,15 ° C или 0 K) процессы физических систем останавливаются и энтропия имеет постоянное минимальное значение.
- Принцип нуля или закон теплового равновесия. Он называется «нулевым законом», потому что, хотя он был запущен последним, основные и фундаментальные предписания, которые он устанавливает, имеют приоритет над тремя другими законами. Он гласит, что «если две системы находятся в тепловое равновесие независимо от третьей системы, они также должны находиться в тепловом равновесии друг с другом ».
Химическая термодинамика
Химическая термодинамика - это отдельная область исследований, сфокусированная на взаимосвязи между теплотой и работой, а также химические реакции, все оформлено в соответствии с принципами термодинамики. То есть речь идет о применении законов термодинамики, особенно первых двух, к миру реакций между веществами и соединения, чтобы получить так называемые «фундаментальные уравнения Гиббса», которые определяют способ, которым химическая энергия содержится в различных соединениях изменяется и передается, или как степень энтропии вселенная каждый раз возникает спонтанная реакция.