Пояснюємо, що таке термодинаміка і з чого складається термодинамічна система. А також, які закони термодинаміки.
Що таке термодинаміка?
Її називають термодинамікою (від грец термос, «Тепло» і динамо, «Сила, сила») до філії с фізичний що вивчає механічні дії тепла та інших подібних видів енергії. Його дослідження розглядає об'єкти як реальні макроскопічні системи через науковий метод і дедуктивне міркування, звертаючи увагу на великі змінні, такі як ентропія, внутрішня енергія або обсяг; а також неекстенсивні змінні, такі як температура, Тиск або хімічний потенціал, серед інших типів величин.
Однак термодинаміка не пропонує інтерпретації величин, які вона вивчає, і її об'єктами дослідження завжди є системи у стані рівноваги, тобто такі, характеристики яких визначаються внутрішніми елементами, а не стільки зовнішніми силами, що діють на них. З цієї причини вважайте, що Енергія можна лише обміняти з однієї системи на іншу як a тепла або від робота.
Офіційне вивчення термодинаміки почалося завдяки Отто фон Геріке в 1650 році, німецькому фізику і юристу, який спроектував і побудував перший вакуумний насос, спростувавши Аристотеля і його сентенцію про те, що «природа ненавидить вакуум» з його застосуваннями. Слідом за цим винаходом вчені Роберт Бойль і Роберт Гук вони вдосконалювали свої системи та розглядали кореляцію між тиском, температурою та об’ємом. Так народилися принципи термодинаміки.
Термодинамічна система
Термодинамічна система розуміється як частина Всесвіту, яка для цілей дослідження концептуально ізольована від решти і намагається зрозуміти автономно. Зверніть увагу на способи зміни або збереження енергії і, водночас, на її обмін матерія та/або енергії з навколишнім середовищем або з іншими подібними системами (якщо такі є). Отже, це метод вивчення термодинаміки.
Основним критерієм класифікації цих систем є ступінь їх ізоляції від навколишнього середовища, розрізняючи таким чином:
- Відкриті системи. Ті, які вільно обмінюються енергією та речовиною з навколишнім середовищем, як більшість відомих систем у повсякденному житті. Наприклад: автомобіль. Одна рука йому паливо і він повертається в навколишнє середовище газів І тепло.
- Закриті системи. Ті, що обмінюються енергією з навколишнім середовищем, але не речовиною. Це те, що відбувається із закритою ємністю, як-от банку, вміст якої незмінний, але втрачає тепло разом зпогода, розсіюючи його в навколишньому повітрі.
- Ізольовані системи. Ті, які до певної міри не обмінюються енергією чи речовиною з навколишнім середовищем. Ідеально ізольованих систем, звичайно, не буває, але в якійсь мірі є: термос, який містить Вода гарячий збереже свою температуру на деякий час, достатньо, щоб зберегти його ізольованим на деякий час.
Закони термодинаміки
«Закон нуля» логічно виражається так: якщо A = C і B = C, то A = B.
Термодинаміка керується тим, що встановлено в її чотирьох фундаментальних принципах або законах, сформульованих різними вченими протягом історії цього дисципліна. Зазначені принципи або закони:
- Перший принцип, або Закон збереження енергії. Він стверджує, що загальна кількість енергії в будь-якій фізичній системі, ізольованій від її середовища, завжди буде однаковою, хоча вона може бути перетворена з однієї форми енергії в багато різних. Менше слів: «Енергія не може бути створена чи знищена, а лише трансформована».
- Третій принцип, або закон абсолютного нуля. Це диктує, що ентропія системи, яка доведена до абсолютного нуля, завжди буде певною константою. Це означає, що при досягненні абсолютного нуля (-273,15 °С або 0 К) процеси фізичних систем припиняються і ентропія має постійне мінімальне значення.
- Принцип нуля або закон теплової рівноваги. Його називають «нульовим законом», оскільки, хоча він був останнім, основні та фундаментальні приписи, які він встановлює, мають перевагу над іншими трьома законами. Він диктує, що «якщо дві системи в теплова рівновага незалежно від третьої системи вони також повинні перебувати в тепловій рівновазі один з одним».
Хімічна термодинаміка
Хімічна термодинаміка - це окрема область дослідження, зосереджена на зв'язку між теплотою і роботою, а також хімічні реакції, все оформлене в те, що встановлено принципами термодинаміки. Тобто йдеться про застосування законів термодинаміки, особливо перших двох, до світу реакцій між речовинами та сполуки, щоб отримати так звані «фундаментальні рівняння Гіббса», які визначають спосіб, яким хімічна енергія міститься в різних сполуках змінюється і передається, або як ступінь ентропії всесвіту щоразу, коли виникає спонтанна реакція.