Çfarë është termodinamika? Kjo është një degë e fizikës që merret me studimin e vetive të sistemeve makroskopike. Në të njëjtën kohë, metodat e konvertimit të energjisë dhe metodat e transferimit të saj janë gjithashtu nën studim. Termodinamika është një degë e fizikës që studion proceset që ndodhin në sisteme dhe gjendjet e tyre. Ne do të flasim për atë që është në listën e gjërave që ajo studion.
Përkufizim
Në foton më poshtë mund të shihni një shembull të një termogrami të marrë kur studioni një enë me ujë të nxehtë.
Termodinamika është një shkencë që mbështetet në fakte të përgjithësuara të marra në mënyrë empirike. Proceset që ndodhin në sistemet termodinamike përshkruhen duke përdorur sasi makroskopike. Lista e tyre përfshin parametra të tillë si përqendrimi, presioni, temperatura dhe të ngjashme. Është e qartë se ato nuk janë të zbatueshme për molekula individuale, por reduktohen në një përshkrim të sistemit në formën e tij të përgjithshme (në ndryshim nga ato sasi që përdoren në elektrodinamikë, për shembull).
Termodinamika është një degë e fizikës që gjithashtu ka ligjet e veta. Ata, si të tjerët, janë të një natyre të përgjithshme. Detaje specifike të strukturës së açdo substancë tjetër që kemi zgjedhur nuk do të ketë një efekt të rëndësishëm në natyrën e ligjeve. Kjo është arsyeja pse ata thonë se kjo degë e fizikës është një nga më të zbatueshmet (ose më saktë, të aplikuara me sukses) në shkencë dhe teknologji.
Aplikacion
Lista e shembujve mund të jetë shumë e gjatë. Për shembull, shumë zgjidhje të bazuara në ligjet termodinamike mund të gjenden në fushën e inxhinierisë termike ose në industrinë e energjisë elektrike. Eshtë e panevojshme të thuhet për përshkrimin dhe kuptimin e reaksioneve kimike, tranzicionet fazore, fenomenet e transferimit. Në një farë mënyre, termodinamika "bashkëpunon" me dinamikën kuantike. Sfera e kontaktit të tyre është një përshkrim i fenomenit të vrimave të zeza.
Ligjet
Figura e mësipërme tregon thelbin e një prej proceseve termodinamike - konvekcionit. Shtresat e ngrohta të materies ngrihen lart, shtresat e ftohta bien poshtë.
Një emër alternativ për ligjet, i cili, meqë ra fjala, përdoret më shpesh sesa jo, është fillimi i termodinamikës. Deri më sot, ka tre prej tyre (plus një "zero" ose "të përgjithshme"). Por, përpara se të flasim për atë që nënkupton secili prej ligjeve, le të përpiqemi t'i përgjigjemi pyetjes se cilat janë parimet e termodinamikës.
Ato janë një grup postulatesh të caktuara që formojnë bazën për të kuptuar proceset që ndodhin në makrosisteme. Dispozitat e parimeve të termodinamikës u vendosën në mënyrë empirike pasi u krye një seri e tërë eksperimentesh dhe kërkimesh shkencore. Pra, ka disa provaduke na lejuar të adoptojmë postulatet pa asnjë dyshim të vetëm për saktësinë e tyre.
Disa njerëz pyesin veten pse termodinamikës i duhen pikërisht këto ligje. Epo, mund të themi se nevoja për t'i përdorur ato është për faktin se në këtë seksion të fizikës, parametrat makroskopikë përshkruhen në një mënyrë të përgjithshme, pa asnjë aluzion për të marrë parasysh natyrën e tyre mikroskopike ose veçoritë e të njëjtit plan. Kjo nuk është fusha e termodinamikës, por e fizikës statistikore, për të qenë më specifik. Një tjetër gjë e rëndësishme është fakti se parimet e termodinamikës janë të pavarura nga njëra-tjetra. Kjo do të thotë, një nga të dytat nuk do të funksionojë.
Aplikacion
Zbatimi i termodinamikës, siç u përmend më herët, shkon në shumë drejtime. Nga rruga, një nga parimet e tij merret si bazë, e cila interpretohet ndryshe në formën e ligjit të ruajtjes së energjisë. Zgjidhjet dhe postulatet termodinamike po zbatohen me sukses në industri të tilla si industria e energjisë, biomjekësia dhe kimia. Këtu në energjinë biologjike përdoret gjerësisht ligji i ruajtjes së energjisë dhe ligji i probabilitetit dhe drejtimit të procesit termodinamik. Së bashku me këtë, aty përdoren tre konceptet më të zakonshme, mbi të cilat bazohet e gjithë puna dhe përshkrimi i saj. Ky është një sistem termodinamik, proces dhe fazë procesi.
Proceset
Proceset në termodinamikë kanë shkallë të ndryshme kompleksiteti. Janë shtatë prej tyre. Në përgjithësi, procesi në këtë rast nuk duhet kuptuar si asgjë më shumë se një ndryshim në gjendjen makroskopike, nëqë sistemi ishte dhënë më herët. Duhet të kuptohet se ndryshimi midis gjendjes fillestare të kushtëzuar dhe rezultatit përfundimtar mund të jetë i papërfillshëm.
Nëse ndryshimi është pafundësisht i vogël, atëherë mund ta quajmë elementar procesin që ka ndodhur. Nëse diskutojmë procese, do të duhet të drejtohemi në përmendjen e kushteve shtesë. Një prej tyre është "trupi i punës". Një lëng pune është një sistem në të cilin ndodhin një ose disa procese termike.
Proceset ndahen në mënyrë konvencionale në jo-ekuilibër dhe ekuilibër. Në rastin e kësaj të fundit, të gjitha gjendjet nëpër të cilat duhet të kalojë sistemi termodinamik janë, përkatësisht, jo ekuilibër. Shpesh, ndryshimi i gjendjeve ndodh në raste të tilla me një ritëm të shpejtë. Por proceset e ekuilibrit janë afër atyre pothuajse statike. Në to, ndryshimet janë një rend i madhësisë më i ngadalshëm.
Proceset termike që ndodhin në sistemet termodinamike mund të jenë të kthyeshme dhe të pakthyeshme. Për të kuptuar thelbin, le ta ndajmë sekuencën e veprimeve në intervale të caktuara në paraqitjen tonë. Nëse mund të bëjmë të njëjtin proces në të kundërt me të njëjtat "stacione udhëzuese", atëherë ai mund të quhet i kthyeshëm. Përndryshe, nuk do të funksionojë.
