Kas ir termodinamika? Šī ir fizikas nozare, kas nodarbojas ar makroskopisko sistēmu īpašību izpēti. Tajā pašā laikā tiek pētītas arī enerģijas pārveidošanas metodes un tās pārnešanas metodes. Termodinamika ir fizikas nozare, kas pēta sistēmās notiekošos procesus un to stāvokļus. Mēs parunāsim par to, kas vēl ir iekļauts viņa pētīto lietu sarakstā.
Definīcija
Zemāk redzamajā attēlā var redzēt termogrammas piemēru, kas iegūts, pētot karstā ūdens krūzi.
Termodinamika ir zinātne, kas balstās uz vispārinātiem faktiem, kas iegūti empīriski. Termodinamiskajās sistēmās notiekošie procesi ir aprakstīti, izmantojot makroskopiskus lielumus. To sarakstā ir tādi parametri kā koncentrācija, spiediens, temperatūra un tamlīdzīgi. Ir skaidrs, ka tie nav attiecināmi uz atsevišķām molekulām, bet ir reducēti līdz sistēmas aprakstam tās vispārējā formā (atšķirībā no tiem lielumiem, kas tiek izmantoti, piemēram, elektrodinamikā).
Termodinamika ir fizikas nozare, kurai arī ir savi likumi. Tie, tāpat kā pārējie, ir vispārīgi. Konkrētas detaļas a struktūraineviena cita viela, ko esam izvēlējušies, būtiski neietekmēs likumu būtību. Tāpēc viņi saka, ka šī fizikas nozare ir viena no vispiemērotākajām (pareizāk sakot, veiksmīgi pielietotajām) zinātnē un tehnoloģijā.
Pieteikums
Piemēru saraksts var būt ļoti garš. Piemēram, siltumtehnikas vai elektroenerģijas nozarē var atrast daudzus risinājumus, kuru pamatā ir termodinamiskie likumi. Lieki piebilst par ķīmisko reakciju, fāzu pāreju, pārneses parādību aprakstu un izpratni. Savā ziņā termodinamika "sadarbojas" ar kvantu dinamiku. Viņu saskarsmes sfēra ir melno caurumu fenomena apraksts.
Likumi
Augšējā attēlā ir parādīta viena no termodinamisko procesu - konvekcijas - būtības. Siltie matērijas slāņi paceļas uz augšu, aukstie slāņi krīt uz leju.
Alternatīvs likumu nosaukums, kas, starp citu, tiek lietots biežāk nekā nē, ir termodinamikas sākums. Līdz šim ir trīs no tiem (plus viens “nulle” vai “vispārīgi”). Bet pirms runāt par to, ko nozīmē katrs no likumiem, mēģināsim atbildēt uz jautājumu, kas ir termodinamikas principi.
Tie ir noteiktu postulātu kopums, kas veido pamatu makrosistēmās notiekošo procesu izpratnei. Termodinamikas principu nosacījumi tika noteikti empīriski, veicot veselu virkni eksperimentu un zinātnisku pētījumu. Tādējādi ir daži pierādījumiļaujot mums pieņemt postulātus bez šaubām par to precizitāti.
Daži cilvēki brīnās, kāpēc termodinamikai ir vajadzīgi tieši šie likumi. Mēs varam teikt, ka nepieciešamība tos izmantot ir saistīta ar faktu, ka šajā fizikas sadaļā makroskopiskie parametri ir aprakstīti vispārīgi, neņemot vērā to mikroskopisko raksturu vai viena plāna iezīmes. Konkrētāk sakot, šī nav termodinamikas, bet gan statistiskās fizikas joma. Vēl viena svarīga lieta ir fakts, ka termodinamikas principi ir neatkarīgi viens no otra. Tas ir, viens no otrajiem nedarbosies.
Pieteikums
Terodinamikas pielietojums, kā minēts iepriekš, ir daudzos virzienos. Starp citu, par pamatu tiek ņemts viens no tā principiem, kas enerģijas nezūdamības likuma veidā tiek interpretēts dažādi. Termodinamiskie risinājumi un postulāti tiek veiksmīgi ieviesti tādās nozarēs kā enerģētika, biomedicīna un ķīmija. Šeit bioloģiskajā enerģijā plaši tiek izmantots enerģijas nezūdamības likums un termodinamiskā procesa varbūtības un virziena likums. Līdztekus tam tiek lietoti trīs visizplatītākie jēdzieni, uz kuriem balstās viss darbs un tā apraksts. Šī ir termodinamiskā sistēma, process un procesa fāze.
Procesi
Termodinamikas procesiem ir dažādas sarežģītības pakāpes. Tādas ir septiņas. Kopumā process šajā gadījumā ir jāsaprot kā nekas vairāk kā makroskopiskā stāvokļa maiņakas sistēmai tika dota agrāk. Jāsaprot, ka atšķirība starp nosacīto sākotnējo stāvokli un gala rezultātu var būt niecīga.
Ja starpība ir bezgala maza, tad notikušo procesu varam saukt par elementāru. Ja mēs apspriedīsim procesus, mums būs jāizmanto papildu noteikumi. Viens no tiem ir “darba ķermenis”. Darba šķidrums ir sistēma, kurā notiek viens vai vairāki termiski procesi.
Procesus nosacīti iedala nelīdzsvarotajos un līdzsvarotajos. Pēdējā gadījumā visi stāvokļi, caur kuriem jāiziet termodinamiskajai sistēmai, attiecīgi ir nelīdzsvaroti. Bieži vien stāvokļu maiņa šādos gadījumos notiek ātrā tempā. Bet līdzsvara procesi ir tuvu kvazistatiskiem. Tajos izmaiņas ir par lielumu lēnākas.
Termiskie procesi, kas notiek termodinamiskās sistēmās, var būt gan atgriezeniski, gan neatgriezeniski. Lai saprastu būtību, savā attēlojumā sadalīsim darbību secību noteiktos intervālos. Ja mēs varam veikt to pašu procesu apgrieztā veidā ar tām pašām "ceļa stacijām", tad to var saukt par atgriezenisku. Pretējā gadījumā tas nedarbosies.
