Selgitame, mis on termodünaamika ja millest koosneb termodünaamiline süsteem. Samuti, millised on termodünaamika seadused.
Mis on termodünaamika?
Seda nimetatakse termodünaamikaks (kreeka keelest termos, "Kuumus" ja dünamo, "Jõud, jõud") harule füüsiline mis uurib soojuse ja muude sarnaste energiavormide mehaanilist toimet. Tema uurimus käsitleb objekte kui tõelisi makroskoopilisi süsteeme teaduslik meetod ja deduktiivne arutluskäik, pöörates tähelepanu ulatuslikele muutujatele nagu entroopia, sisemine energia või maht; samuti mitteulatuslikud muutujad nagu temperatuuri, Surve või keemiline potentsiaal muude suurusjärkude hulgas.
Termodünaamika ei paku aga uuritavate suuruste tõlgendust ja selle uurimisobjektid on alati olemas süsteemid tasakaaluseisundis ehk need, mille omadused on määratud sisemiste elementide, mitte niivõrd neile mõjuvate välisjõudude poolt. Sel põhjusel arvestage, et Energia saab vahetada ainult ühest süsteemist teise kui a soojust või alates töö.
Termodünaamika ametlik uurimine sai alguse tänu Otto von Guerickele aastal 1650, saksa füüsikule ja juristile, kes kavandas ja ehitas esimese vaakumpumba, lükates ümber Aristotelese ja tema maksiimi, et "loodus jälestab vaakumit" oma rakendustega. Pärast seda leiutist teadlased Robert Boyle ja Robert Hooke nad täiustasid oma süsteeme ja uurisid seost rõhu, temperatuuri ja mahu vahel. Nii sündisid termodünaamika põhimõtted.
Termodünaamiline süsteem
Termodünaamilist süsteemi mõistetakse universumi osana, mis on õppimise eesmärgil kontseptuaalselt muust isoleeritud ja püüab mõista autonoomselt. Võtke teadmiseks viisid, kuidas energia muutub või säilib, ja samal ajal selle vahetust asja ja/või energiat keskkonnaga või muude sarnaste süsteemidega (kui neid on). Seetõttu on see termodünaamika uurimise meetod.
Nende süsteemide klassifitseerimise peamine kriteerium põhineb nende keskkonnast eraldatuse astmel, eristades seega:
- Avatud süsteemid. Sellised, mis vahetavad oma keskkonnaga vabalt energiat ja ainet, nagu enamik teadaolevaid süsteeme igapäevaelus teeb. Näiteks: auto. Üks annab talle käe kütust ja see naaseb keskkonda gaasid Ja soojust.
- Suletud süsteemid. Need, mis vahetavad keskkonnaga energiat, kuid mitte ainet. Nii juhtub suletud anumaga, näiteks purgiga, mille sisu on muutumatu, kuid kaotab soojustilm, hajutades selle enda ümber õhku.
- Isoleeritud süsteemid. Sellised, mis teatud määral ei vaheta keskkonnaga energiat ega ainet. Täiesti isoleeritud süsteeme muidugi ei ole, kuid mingil määral on: termos, mis sisaldab Vesi kuum säilitab mõnda aega oma temperatuuri, piisavalt, et hoida seda mõnda aega isoleerituna.
Termodünaamika seadused
"Nullseadust" väljendatakse loogiliselt järgmiselt: kui A = C ja B = C, siis A = B.
Termodünaamikat juhib see, mis on kehtestatud selle neljas aluspõhimõttes või seaduses, mille on sõnastanud erinevad teadlased kogu selle ajaloo jooksul. distsipliini. Nimetatud põhimõtted või seadused on järgmised:
- Esimene põhimõte või Energia jäävuse seadus. Selles öeldakse, et energia koguhulk igas keskkonnast eraldatud füüsilises süsteemis on alati sama, kuigi seda saab muundada ühest energiavormist mitmeks erinevaks. Lühidalt öeldes: "Energiat ei saa luua ega hävitada, vaid ainult transformeerida."
- Kolmas põhimõte ehk absoluutse nulli seadus. See määrab, et süsteemi entroopia, mis on viidud absoluutse nullini, on alati kindel konstant. See tähendab, et absoluutse nulli (-273,15 ° C või 0 K) jõudmisel füüsikaliste süsteemide protsessid peatuvad ja entroopial on konstantne miinimumväärtus.
- Nullprintsiip ehk soojusliku tasakaalu seadus. Seda nimetatakse "nullseaduseks", sest kuigi see kehtis viimasena, on selle kehtestatud põhi- ja põhimõttelised ettekirjutused teiste kolme seaduse suhtes ülimuslikud. See näeb ette, et "kui kaks süsteemi on sees termiline tasakaal sõltumatult kolmanda süsteemiga peavad need olema ka omavahel termilises tasakaalus.
Keemiline termodünaamika
Keemiline termodünaamika on eraldiseisev uurimisvaldkond, mis keskendub soojuse ja töö korrelatsioonile ning keemilised reaktsioonid, mis kõik on raamitud termodünaamika põhimõtetega. See tähendab, et see puudutab termodünaamika seaduste, eriti kahe esimese, rakendamist ainete ja ainete vaheliste reaktsioonide maailmas. ühendid, et saada niinimetatud "Gibbsi põhivõrrandid", mis reguleerivad viisi, kuidas keemiline energia erinevates ühendites sisalduv muutub ja kandub edasi või kuidas entroopia aste universum iga kord, kui tekib spontaanne reaktsioon.