Kami menerangkan apa itu termodinamik dan apa yang terdiri daripada sistem termodinamik. Juga, apakah undang-undang termodinamik.
Apakah termodinamik?
Ia dipanggil termodinamik (daripada bahasa Yunani termos, "Haba" dan dinamo, "Kuasa, kekuatan") kepada cabang fizikal yang mengkaji tindakan mekanikal haba dan bentuk tenaga lain yang serupa. Kajiannya mendekati objek sebagai sistem makroskopik sebenar, melalui cara saintifik dan penaakulan deduktif, memberi perhatian kepada pembolehubah yang meluas seperti entropi, tenaga dalaman atau isipadu; serta pembolehubah tidak meluas seperti suhu, yang Tekanan atau potensi kimia, antara jenis magnitud lain.
Walau bagaimanapun, termodinamik tidak menawarkan tafsiran kuantiti yang dikaji, dan objek kajiannya sentiasa sistem dalam keadaan keseimbangan, iaitu mereka yang ciri-cirinya boleh ditentukan oleh unsur-unsur dalaman dan tidak begitu banyak oleh daya luaran yang bertindak ke atasnya. Atas sebab itu, pertimbangkan bahawa Tenaga hanya boleh ditukar dari satu sistem ke sistem yang lain sebagai a haba atau daripada pekerjaan.
Kajian formal termodinamik bermula berkat Otto von Guericke pada tahun 1650, seorang ahli fizik dan ahli undang-undang Jerman yang mereka bentuk dan membina pam vakum pertama, menyangkal Aristotle dan pepatah beliau bahawa "alam membenci vakum" dengan aplikasinya. Berikutan ciptaan ini, saintis Robert Boyle dan Robert Hooke mereka memperhalusi sistem mereka dan melihat korelasi antara tekanan, suhu dan isipadu. Maka lahirlah prinsip termodinamik.
Sistem termodinamik
Sistem termodinamik difahami sebagai sebahagian daripada alam semesta yang, untuk tujuan kajian, diasingkan secara konsep daripada yang lain dan cuba memahami secara autonomi. Ambil perhatian tentang cara tenaga berubah atau dipelihara dan, pada masa yang sama, pertukarannya perkara dan/atau tenaga dengan alam sekitar atau dengan sistem lain yang serupa (jika ada). Oleh itu, ia adalah kaedah mengkaji termodinamik.
Kriteria utama untuk mengklasifikasikan sistem ini adalah berdasarkan tahap pengasingan mereka daripada persekitaran, dengan itu membezakan antara:
- Sistem terbuka. Mereka yang menukar tenaga dan jirim secara bebas dengan persekitaran mereka, seperti yang dilakukan oleh kebanyakan sistem yang diketahui dalam kehidupan seharian. Contohnya: kereta. Satu tangan dia bahan api dan ia kembali ke alam sekitar gas Dan haba.
- Sistem tertutup. Mereka yang menukar tenaga dengan persekitaran mereka, tetapi tidak penting. Inilah yang berlaku dengan bekas tertutup, seperti tin, yang kandungannya tidak berubah-ubah, tetapi kehilangan haba dengancuaca, menghamburkannya ke udara di sekelilingnya.
- Sistem terpencil. Mereka yang, pada tahap tertentu, tidak menukar tenaga atau jirim dengan alam sekitar. Tidak ada sistem terlindung sempurna, sudah tentu, tetapi terdapat pada tahap tertentu: termos yang mengandungi air panas akan mengekalkan suhunya untuk seketika, cukup untuk memastikan ia terlindung seketika.
Undang-undang termodinamik
"hukum sifar" secara logik dinyatakan seperti ini: jika A = C dan B = C, maka A = B.
Termodinamik dikawal oleh apa yang ditetapkan dalam empat prinsip atau undang-undang asasnya, yang dirumuskan oleh pelbagai saintis sepanjang sejarah ini. disiplin. Prinsip atau undang-undang tersebut ialah:
- Prinsip pertama, atau Undang-undang Pengekalan tenaga. Ia menyatakan bahawa jumlah jumlah tenaga dalam mana-mana sistem fizikal yang diasingkan daripada persekitarannya akan sentiasa sama, walaupun ia boleh diubah daripada satu bentuk tenaga kepada banyak bentuk yang berbeza. Dalam perkataan yang lebih sedikit: "Tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan, hanya diubah."
- Prinsip Ketiga, atau Hukum Sifar Mutlak. Ia menentukan bahawa entropi sistem yang dibawa kepada sifar mutlak akan sentiasa menjadi pemalar yang pasti. Ini bermakna apabila mencapai sifar mutlak (-273.15 ° C atau 0 K), proses sistem fizikal berhenti dan entropi mempunyai nilai minimum yang tetap.
- Prinsip sifar atau Hukum keseimbangan terma. Ia dipanggil "undang-undang sifar" kerana, walaupun ia adalah yang terakhir dijalankan, peraturan asas dan asas yang ditetapkannya lebih diutamakan daripada tiga undang-undang lain. Ia menentukan bahawa "jika dua sistem berada dalam keseimbangan haba secara bebas dengan sistem ketiga, mereka juga mesti berada dalam keseimbangan terma antara satu sama lain ".
Termodinamik kimia
Termodinamik kimia ialah bidang pengajian yang berasingan, tertumpu pada korelasi antara haba dan kerja, dan tindak balas kimia, semuanya dirangka dalam apa yang ditetapkan oleh prinsip termodinamik. Iaitu, ia adalah mengenai penggunaan undang-undang termodinamik, terutamanya dua yang pertama, kepada dunia tindak balas antara bahan dan sebatian, untuk mendapatkan apa yang dipanggil "persamaan Gibbs asas", yang mengawal cara di mana tenaga kimia yang terkandung dalam sebatian yang berbeza berubah dan dihantar, atau bagaimana tahap entropi Alam semesta setiap kali tindak balas spontan berlaku.