Termodynamika je ... Definice, zákony, aplikace a procesy

Co je termodynamika? Toto je část fyziky, která se zabývá studiem vlastností makroskopických systémů. Součástí studie jsou také metody konverze energie a metody jejího přenosu. Termodynamika je úsek fyziky, který studuje procesy probíhající v systémech a jejich státech. O tom, co ještě spadá do seznamu věcí, které studovala, budeme mluvit dnes.

Definice

Na následujícím obrázku naleznete příklad termogramu získaného z nádoby s horkou vodou.

Termodynamika je věda, která se spoléhá na všeobecné fakty získané zkušenostmi. Procesy vyskytující se v termodynamických systémech jsou popsány pomocí makroskopických veličin. Jejich seznam zahrnuje takové parametry jako koncentrace, tlak, teplota a podobně. Je zřejmé, že jednotlivé molekuly jsou použitelné, jak snížit na popis systému obecně, jeho forma (na rozdíl od těchto hodnot, které se používají v elektrodynamiky, například).

Termodynamika je odvětví fyziky, která má také své vlastní zákony. Stejně jako ostatní mají obecnou povahu. Konkrétní podrobnosti o struktuře dané látky nebudou mít podstatný vliv na povahu zákonů. To je důvod, proč se říká, že tato část fyziky je jedním z nejpoužívanějších (nebo správněji úspěšně použitelných) věd a technologií.

Aplikace

Vyčíst příklady může být velmi dlouhé. Například mnoho řešení založených na termodynamických zákonitostech se nachází v oblasti tepelného inženýrství nebo elektroenergetiky. A co popis a pochopení chemických reakcí, fázových přechodů, transportních jevů. Tímto způsobem termodynamika "spolupracuje" s kvantovou dynamikou. Oblast jejich kontaktu je popis fenoménu černých děr.

Zákony

Obrázek nahoře demonstruje podstatu jednoho z termodynamických procesů - konvekce. Teplé vrstvy hmoty stoupají nahoru, studené vrstvy - jdou dolů.

Alternativní název zákonů, který se mimochodem používá jako příklad častěji, je počátkem termodynamiky. Dosud zná tři (plus jeden "nula", nebo "obecný"). Ale před tím, než mluvíme o tom, co každý zákon znamená, budeme se snažit odpovědět na otázku, jaké jsou počátky termodynamiky.

Představují soubor určitých postulátů, které tvoří základ pro pochopení procesů, které se vyskytují v makrosystech. Postoje počátku termodynamiky byly stanoveny empiricky, jak bylo provedeno série experimentů a vědeckého výzkumu. Existují tedy určité důkazy, které nám umožňují vzít postuláty do provozu bez pochyb o jejich přesnosti.

Někteří lidé se ptají, proč termodynamika potřebuje tyto zákony. No, můžeme říci, že je třeba je používat vzhledem k tomu, že tato část fyziky makroskopických parametrů jsou popsány v obecné rovině, a to bez jakéhokoliv náznaku přezkoumání jejich mikroskopické povahou nebo rysy stejného plánu. Nejedná se o oblast termodynamiky, ale o statistickou fyziku. Další důležitou věcí je skutečnost, že nástup termodynamiky nezávisí na sobě. To znamená, že jedna z druhých nelze vyvodit.

Aplikace

Aplikace termodynamiky, jak již bylo řečeno, jde v mnoha směrech. Mimochodem, jeden z jejích principů je považován za základ, který je jinak vykládán formou zákona o zachování energie. Termodynamické řešení a postuláty jsou úspěšně zavedeny do odvětví jako je energetika, biomedicína, chemie. V biologické energii se obecně používá zákon zachování energie a zákon pravděpodobnosti a směru termodynamického procesu. Spolu s tím jsou zde použity tři nejběžnější pojmy, na nichž jsou založeny všechny práce a její popis. Jedná se o termodynamický systém, proces a fázi procesu.

Procesy

Procesy v termodynamice mají jiný stupeň složitosti. Sedm z nich je. Obecně by se proces v tomto případě neměl chápat jako nic jiného než změna makroskopického stavu, do kterého byl systém dříve zaveden. Mělo by být zřejmé, že rozdíl mezi podmíněným počátečním stavem a konečným výsledkem může být zanedbatelný.

Pokud je rozdíl nepatrný, může být proces nazýván elementární. Pokud budeme diskutovat o procesech, budeme muset uchýlit se k dalšímu termínu. Jedním z nich je "pracovní tělo". Pracovní těleso je systém, ve kterém probíhá jeden tepelný proces nebo více.

Podmíněně jsou procesy rozděleny na nerovnováhu a rovnováhu. V případě druhého, všechny státy, skrze které má termodynamický systém projít, jsou nerovnovážné. Změna stavu se často vyskytuje v takových případech rychlým tempem. Rovnovážné procesy jsou však téměř kvazi-statické. V nich jsou změny mnohem pomalejší.

Tepelné procesy vyskytující se v termodynamických systémech mohou být buď reverzibilní nebo nevratné. Abychom porozuměli podstatě, rozdělili jsme se v naší prezentaci na postupné kroky v určitých intervalech. Pokud můžeme udělat stejný proces v opačném směru se stejnými "mezistupňovými stanicemi", pak se dá nazvat reverzibilní. V opačném případě to nebude fungovat.