חוקי התרמודינמיקה

התרמודינמיקה היא ענף של פיזיקה, שבמסגרתה נלמדים הטרנספורמציה ההדדית של חום לתנועה ולהיפך. בהיותו חלק נרחב למדי, חלק זה של הפיזיקה יישומית מחולק למספר סעיפים שונים, הכוללים:

1. חוקי יסוד של התרמודינמיקה.
2. מעברי שלב ותהליכים תרמודינמיים.
3. מחזורי תרמודינמיקה, וכו '

למעשה, חוקי התרמודינמיקה הם לא רק סעיפי המשנה שלה, אלא גם את הנחות היסוד, הבסיס שעומד בבסיס הפיסיקה הנלמדת . שלושה עקרונות תרמודינמיים נבדלים.

הבה נבחן אותם ביתר פירוט.

1. החוק הראשון או תחילת התרמודינמיקה. ראשית אנו זוכרים כי אנרגיה משתנה ללא הרף ממין אחד למשנהו. המרת, בהתאם לתנאים, מן הקינטית פוטנציאל וגב, אנרגיה מהמערכת לא נעלמת. עם זאת, דוגמה לא מסובכת של מטוטלת שקיבלה תאוצה מטילה ספק בתיאוריה זו. בהיותו בתנועה, המטוטלת בעלת אנרגיה קינטית, בנקודות הקיצוניות של המשרעת - הפוטנציאל. תיאורטית, תנועה כזו לא צריכה להיות קצה וקצה, כלומר, להיות אינסופי. אולם בפועל, אנו רואים שהתנועות נמוגות בהדרגה, המטוטלת עוצרת את דרכה. זאת בשל התנגדותו של האוויר, אשר קובע את כוח החיכוך במהלך התנועה. כתוצאה מכך, האנרגיה שהיה אמור לתת את האצת המטוטלת הוא בילה להתגבר על מכשול אוויר. כתוצאה מכך, נוצר חום. על פי ניסויים של מדענים, הטמפרטורה של ההשעיה ואת הסביבה הוא גדל בשל תנועה כאוטית של המולקולות של החומר של המטוטלת ואת האוויר.

למעשה, החוק הראשון של התרמודינמיקה ידוע יותר בתור חוק שימור האנרגיה. המהות שלה היא שהאנרגיה במערכת אינה נעלמת, אלא רק הופכת מסוג אחד למשנהו ועוברת מצורה אחת לאחרת.

תצפית זו תוארה לראשונה באמצע המאה התשע-עשרה. ק 'מרום. הוא ציין כי אנרגיה יכולה ללכת למדינות אחרות: חום, חשמל, תנועה, מגנטיות וכו '. עם זאת, החוק נוסח רק בשנת 1847 על ידי הלמהולץ, וכן במאה העשרים. הוא קיבל את הנוסחה הידועה לשמצה E = mc2, אשר כלל גם את המסקנות של א איינשטיין.

2. החוק השני או תחילת התרמודינמיקה. הוקם בשנת 1850 על ידי המדען ר Clausius, זה מורכב בתצפית הבאה: חלוקת האנרגיה הפנימית במערכת סגורה משתנה באופן כאוטי בצורה כזו כי אנרגיה שימושית יורדת, וכתוצאה מכך האנטרופיה מוגברת.

3. החוק השלישי או תחילת התרמודינמיקה. בהתייחסות לרעיון שהחום הוא תנועה פרועה וכאוטית של מולקולות, ניתן להסיק כי קירור המערכת כרוך בירידה בפעילותם המוטורית. אנטרופיה היא אפס במקרה שבו כל תנועה כאוטית של מולקולות נעצר לחלוטין.

הערך המוחלט של האנטרופיה של חומר יכול להיות מחושב, בידיעה החום הספציפי שלו באפס מוחלט. V. Nernst, באמצעות מחקרים רבים ורבים, נמצא כי לכל החומרים הגבישיים יש את אותה קיבולת חום: באפס מוחלט, הוא אפס. מסקנה זו היא החוק השלישי של התרמודינמיקה. בידיעה זו, ניתן להשוות את האנטרופיה של חומרים שונים עם שינויי טמפרטורה.

יש גם חוק אפס של התרמודינמיקה , אבל זה כדלקמן: החום מהחלק המחומם של המערכת המבודדת משתרע על כל מרכיביו. לכן, לאורך זמן, את הטמפרטורה בתוך אותה מערכת הוא שווה.

חוקי התרמודינמיקה הם המרכיבים הבסיסיים של המדע של מכניקה. הודות לממצאים שנעשו בזמנים שונים, המדע המודרני והחברה הועשרו על ידי המצאתם של רוב המכונות.

חוקי התרמודינמיקה הם אוניברסליים לכל ענפי המכניקה.