قوانین ترمودینامیک

ترمودینامیک شاخه ای از فیزیک است که در آن چارچوب تحول دوگانه گرما به حرکت و بالعکس مورد مطالعه قرار می گیرد. در بخش بسیار گسترده ای، این قسمت از فیزیک کاربردی به چند بخش مختلف تقسیم می شود که عبارتند از:

1. قوانین اساسی ترمودینامیک.
2. انتقال فاز و فرایندهای ترمودینامیکی.
3. دوره های ترمودینامیکی و غیره

در واقع، قوانین ترمودینامیک نه تنها بخش آن، بلکه همچنین مقدماتی است که اساس بخش فیزیک تحت مطالعه است . سه اصل ترمودینامیکی متمایز هستند.

اجازه دهید آنها را در جزئیات بیشتر در نظر بگیریم.

1. قانون اول یا آغاز ترمودینامیک. ابتدا یادآوری می کنیم که انرژی به طور مداوم از یک گونه به دیگری تغییر می کند. تبدیل، بسته به شرایط، از جنبش به پتانسیل و بازگشت، انرژی از سیستم نمی افتد. با این حال، یک مثال ساده با یک آونگ، که شتاب داده شد، این نظریه را زیر سوال می برد. در حال حرکت، آونگ دارای انرژی جنبشی است، در نقاط شدید دامنه - پتانسیل. به لحاظ نظری، چنین حرکتی نباید پایان و لبه داشته باشد، یعنی بی نهایت. در عمل، با این حال، می بینیم که حرکات به تدریج محو می شوند، پاندول مسیر خود را متوقف می کند. این به دلیل مقاومت در برابر هوا است که نیروی اصطکاک را در طول حرکت تعیین می کند. به عنوان یک نتیجه، انرژی که قرار بود به شتاب آونگ بدهد صرف برای غلبه بر مانع هوا است. در نتیجه حرارت تولید می شود. با توجه به آزمایشات دانشمندان، دمای سوسپانسیون و محیط به دلیل حرکت هرج و مرج مولکول های ماده آونگ و هوا افزایش می یابد.

در واقع قانون اول ترمودینامیک بهتر از قانون حفظ انرژی است. اساس آن این است که انرژی در سیستم ناپدید می شود، اما فقط از یک نوع به دیگری تبدیل می شود و از یک فرم به دیگری عبور می کند.

برای اولین بار چنین مشاهداتی در وسط قرن نوزدهم توصیف شد. کرم مورم او اشاره کرد که انرژی می تواند به سایر ایالت ها برسد: گرما، برق، ترافیک، مغناطیس و غیره. با این حال، قانون فقط در سال 1847 توسط هلمولتز و در قرن بیستم شکل گرفت. او فرمول بدنام E = mc2، که شامل نتیجه گیری A. انیشتین بود، اهدا شد.

2. قانون دوم یا آغاز ترمودینامیک. در سال 1850 توسط دانشمند R.Clausius ساخته شده است، آن را در مشاهدات زیر است: توزیع انرژی داخلی در یک سیستم بسته به طور شبهنا به گونه ای متفاوت است که انرژی مفید کاهش می یابد، در نتیجه افزایش آنتروپی.

3. قانون سوم یا آغاز ترمودینامیک. با توجه به این نکته که گرما یک حرکت بی نظیر و هرج و مرج مولکول است، می توان نتیجه گرفت که سیستم خنک کننده باعث کاهش فعالیت موتور می شود. آنتروپی در مورد زمانی که تمام حرکت های هرج و مرج مولکول ها به طور کامل متوقف می شود صفر است.

مقدار مطلق انتروپی ماده می تواند محاسبه شود، دانستن گرمای ویژه آن در صفر مطلق. V. Nernst، از طریق مطالعات بسیاری و بسیاری، یافت شد که تمام مواد بلورین دارای همان ظرفیت گرمایی هستند: در صفر مطلق، صفر است. این نتیجه سومین قانون ترمودینامیک است. دانستن این واقعیت، امکان مقایسه ی آنتروپی مواد مختلف با تغییرات دما وجود دارد.

همچنین به اصطلاح قانون صفر ترمودینامیک وجود دارد اما این به شرح زیر است: گرما از بخار گرم سیستم جدا شده به تمام عناصر آن گسترش می یابد. بنابراین، در طول زمان، درجه حرارت در همان سیستم برابر است.

قوانین ترمودینامیک جزء اصلی علم مکانیک هستند. با توجه به یافته های انجام شده در زمان های مختلف، علم و جامعه مدرن با اختراع اکثر ماشین ها غنی شده است.

قوانین ترمودینامیک برای همه شاخه های مکانیک جهانی است.