Wat is thermodynamica? Dit is een tak van de natuurkunde die zich bezighoudt met de studie van de eigenschappen van macroscopische systemen. Tegelijkertijd vallen ook methoden voor het omzetten van energie en methoden voor overdracht ervan onder de studie. Thermodynamica is een tak van de natuurkunde die de processen bestudeert die plaatsvinden in systemen en hun toestanden. We zullen het hebben over wat er nog meer op de lijst staat van dingen die ze bestudeert.
Definitie
In de onderstaande afbeelding zie je een voorbeeld van een thermogram dat is verkregen bij het bestuderen van een kan met heet water.
Thermodynamica is een wetenschap die steunt op gegeneraliseerde feiten die empirisch zijn verkregen. De processen die plaatsvinden in thermodynamische systemen worden beschreven aan de hand van macroscopische grootheden. Hun lijst bevat parameters zoals concentratie, druk, temperatuur en dergelijke. Het is duidelijk dat ze niet van toepassing zijn op individuele moleculen, maar worden gereduceerd tot een beschrijving van het systeem in zijn algemene vorm (in tegenstelling tot de grootheden die bijvoorbeeld in de elektrodynamica worden gebruikt).
Thermodynamica is een tak van de natuurkunde die ook zijn eigen wetten heeft. Ze zijn, net als de rest, van algemene aard. Specifieke details van de structuur van aelke andere stof die we hebben gekozen, zal geen significant effect hebben op de aard van de wetten. Daarom zeggen ze dat deze tak van de natuurkunde een van de meest toepasbare (of beter gezegd, met succes toegepaste) tak van wetenschap en technologie is.
Toepassing
De lijst met voorbeelden kan erg lang zijn. Veel oplossingen op basis van thermodynamische wetten zijn bijvoorbeeld te vinden op het gebied van thermische engineering of de elektriciteitsindustrie. Onnodig te zeggen over de beschrijving en het begrip van chemische reacties, faseovergangen, overdrachtsverschijnselen. In zekere zin "werkt" thermodynamica samen met kwantumdynamica. De sfeer van hun contact is een beschrijving van het fenomeen zwarte gaten.
Wetten
De bovenstaande afbeelding toont de essentie van een van de thermodynamische processen - convectie. Warme lagen materie rijzen op, koude lagen vallen naar beneden.
Een alternatieve naam voor de wetten, die trouwens vaker wel dan niet wordt gebruikt, is het begin van de thermodynamica. Tot op heden zijn er drie (plus één "nul" of "algemeen"). Maar laten we, voordat we het hebben over wat elk van de wetten inhoudt, proberen de vraag te beantwoorden wat de principes van de thermodynamica zijn.
Ze zijn een reeks bepaalde postulaten die de basis vormen voor het begrijpen van de processen die plaatsvinden in macrosystemen. De bepalingen van de principes van de thermodynamica werden empirisch vastgesteld als een hele reeks experimenten en wetenschappelijk onderzoek werd uitgevoerd. Er is dus enig bewijswaardoor we de postulaten kunnen overnemen zonder enige twijfel over hun nauwkeurigheid.
Sommige mensen vragen zich af waarom de thermodynamica deze wetten nodig heeft. Welnu, we kunnen zeggen dat de noodzaak om ze te gebruiken te wijten is aan het feit dat in dit deel van de natuurkunde macroscopische parameters op een algemene manier worden beschreven, zonder enige overweging van hun microscopische aard of kenmerken van hetzelfde plan. Dit is niet het gebied van thermodynamica, maar van statistische fysica, om specifieker te zijn. Een ander belangrijk punt is het feit dat de principes van de thermodynamica onafhankelijk van elkaar zijn. Dat wil zeggen, een van de tweede zal niet werken.
Toepassing
De toepassing van thermodynamica, zoals eerder vermeld, gaat in vele richtingen. Overigens wordt een van de principes als basis genomen, die anders wordt geïnterpreteerd in de vorm van de wet van behoud van energie. Thermodynamische oplossingen en postulaten worden met succes geïmplementeerd in sectoren als de energie-industrie, biogeneeskunde en chemie. Hier in biologische energie worden de wet van behoud van energie en de wet van waarschijnlijkheid en richting van het thermodynamische proces veel gebruikt. Daarnaast worden daar de drie meest voorkomende concepten gebruikt, waarop het hele werk en de beschrijving is gebaseerd. Dit is een thermodynamisch systeem, proces en procesfase.
Processen
Processen in de thermodynamica hebben een verschillende mate van complexiteit. Het zijn er zeven. In het algemeen moet het proces in dit geval worden begrepen als niets meer dan een verandering in de macroscopische toestand, indie het systeem eerder kreeg. Het moet duidelijk zijn dat het verschil tussen de voorwaardelijke begintoestand en het uiteindelijke resultaat verwaarloosbaar kan zijn.
Als het verschil oneindig klein is, dan kunnen we het proces dat heeft plaatsgevonden elementair noemen. Als we processen bespreken, zullen we onze toevlucht moeten nemen tot het noemen van aanvullende termen. Een daarvan is het "werklichaam". Een werkvloeistof is een systeem waarin een of meerdere thermische processen plaatsvinden.
Processen worden conventioneel verdeeld in niet-evenwicht en evenwicht. In het laatste geval zijn alle toestanden die het thermodynamische systeem moet doorlopen respectievelijk niet in evenwicht. Vaak gebeurt de verandering van toestand in dergelijke gevallen in een snel tempo. Maar evenwichtsprocessen liggen dicht bij quasi-statische processen. Daarin zijn veranderingen een orde van grootte langzamer.
Thermische processen die plaatsvinden in thermodynamische systemen kunnen zowel omkeerbaar als onomkeerbaar zijn. Laten we, om de essentie te begrijpen, de opeenvolging van acties in bepaalde intervallen in onze representatie verdelen. Als we hetzelfde proces in omgekeerde volgorde kunnen doen met dezelfde "way stations", dan kan het omkeerbaar worden genoemd. Anders zal het niet werken.
