Dünyadaki elementlerin dengesini ve ayrıca ısı ve enerjinin gezegendeki ve gezegendeki yaşamı nasıl etkilediğini ayrıntılı olarak analiz eden fizik yasaları altında yürütülen bir dizi çalışma ve deneyleri kapsamak için kullanılan terimdir. onu oluşturan malzemeler. Bundan, endüstriyel süreçlere yardımcı olan farklı makineler yaratmak mümkün olmuştur. Kelime, "termo" ve "ısı" anlamına gelen Yunanca θερμο ve δύναμις kelimelerinden gelir.
Termodinamik nedir
İçindekiler
Tanımı termodinamik olduğunu belirtir bilim spesifik mekanik enerjiye çeviren termal enerjinin dönüşümünü yöneten yasalara fiyatlar ve tersi. Üç temel ilkeye dayanır ve açık felsefi çıkarımlara sahiptir ve ayrıca fizikte en geniş kapsamlı kavramların formülasyonuna izin verir.
Bunun içinde, kapsamlı ve kapsamlı olmayan büyüklükler gibi gerekli nesnelerin farklı araştırma ve değerlendirme yöntemleri kullanılır. Kapsamlı olanı, iç enerjiyi, molar bileşimi veya hacmi inceler ve ikincisi, basıncı inceler. sıcaklık ve kimyasal potansiyel; öyle olsa bile, doğru analiz için diğer büyüklükler kullanılır.
Termodinamik neyi inceler
Termodinamik , sistemler arasındaki termal enerji alışverişini ve bu tür alışverişlerin ima ettiği mekanik ve kimyasal olayları inceler. Belirli bir şekilde, mekanik enerjinin termal enerjiye dönüştüğü fenomenleri veya termodinamik dönüşümler olarak adlandırılan fenomenleri incelemekten sorumludur.
Nesnelerin ve diğerlerinin makroskopik çalışmalarına odaklandığı için fenomenolojik bir bilim olarak kabul edilir. Benzer şekilde, istatistiksel mekanik gibi analiz nesnelerinde tanımlamaya çalıştığı fenomeni açıklayabilmek için diğer bilimlerden yararlanır. Termodinamik sistemler, özelliklerini karıştırmaya yardımcı olan bazı denklemler kullanır.
Temel ilkeleri arasında, ısı yoluyla bir vücuttan diğerine aktarılabilen enerji vardır. Mühendislik gibi birçok çalışma alanına uygulanmasının yanı sıra motorların geliştirilmesi, faz değişimlerinin incelenmesi, kimyasal reaksiyonlar ve kara delikler üzerinde çalışılır.
Termodinamik sistem nedir
Üzerinde termodinamik dönüşümün gerçekleştiği gövde veya cisimler kümesi, termodinamik sistem olarak adlandırılır. Bir sistemin incelenmesi durumdan, yani belirli bir andaki fiziksel koşullarından başlayarak yapılır. Mikroskobik düzeyde, bu durum, mükemmel bir şekilde ölçülebilen, ancak mikroskobik düzeyde, bunları oluşturan fraksiyonlar (moleküller, atomlar) gibi koordinatlar veya termal değişkenler (kütle, basınç, sıcaklık vb.) İle tanımlanabilir. sistem ve mikroskobik özelliklerin nihai olarak bağlı olduğu bu parçacıkların konumlarını ve hızlarını tanımlar.
Ek olarak, termodinamik sistem, yürütülen çalışmaya konu olan ve gerçek veya hayali olabilecek bir yüzeyle sınırlanan bir uzay bölgesidir. Sistemin dışında onunla etkileşim kuran bölgeye sistem ortamı denir. Termodinamik sistem, madde ve enerji alışverişi yoluyla çevresi ile etkileşime girer.
Sistemi bağlamının geri kalanından ayıran yüzeye duvar denir ve özelliklerine göre üç tipte sınıflandırılırlar:
Açık termodinamik sistem
Enerji ve madde arasındaki değişimdir.
Kapalı termodinamik sistem
Madde değiş tokuşu yapmaz ama enerji değiş tokuşu yapar.
İzole termodinamik sistem
Madde veya enerji değiş tokuşu yapmaz.
Termodinamiğin ilkeleri
Termodinamik, termodinamik sistemleri temsil eden temel fiziksel büyüklükleri belirleyen bazı temellere sahiptir. Bu ilkeler , belirli koşullar altında davranışlarının nasıl olduğunu açıklar ve belirli olayların ortaya çıkmasını engeller.
Bir cismin algıladığı ve yaydığı ısı eşit olduğunda termal dengede olduğu söylenir. Bu durumda, tüm noktalarının sıcaklığı sabittir ve sabit kalır. Paradoksal bir termal denge durumu, güneşe maruz kalan bir demirdir.
Bu cismin sıcaklığı, dengeye ulaşıldığında, çevreninkinden daha yüksek kalır, çünkü sürekli güneş enerjisi arzı, vücudun yaydığı ve iletimi ve konveksiyonuyla kaybettiği şey tarafından telafi edilir.
Termodinamiğin sıfır prensibi temas halindeki iki organları termal dengeye ulaşıldıktan sonra, aynı sıcaklıkta olduğunda veya termodinamik sıfır yasası mevcuttur. En soğuk cismin ısındığı ve daha sıcak olanın soğuduğu, dolayısıyla sıcaklık farkı azaldıkça aralarındaki net ısı akışının azaldığı kolayca anlaşılır.
"> Yükleniyor…Termodinamiğin Birinci Yasası
Termodinamiğin ilk ilkesi, belirli bir şekilde dönüştürülebilmesine rağmen, ne yaratıldığı ne de yok edilmediği enerjinin korunumu (doğru ve madde-enerjinin görelilik teorisine göre) ilkesidir. başka bir.
Enerji ilkesinin genelleştirilmesi, bir sistemin iç kuvvetindeki değişimin, yürütülen ve aktarılan işin toplamı olduğunu, iş ve ısının enerji aktarmanın yolları olduğu ve olmadığı anlaşıldığı için mantıklı bir ifade olduğunu onaylamamıza izin verir yarat ya da yok et.
Bir sistemin iç enerjisi, farklı enerjilerin ve onu oluşturan tüm parçacıkların toplamı olarak anlaşılır, örneğin: öteleme kinetik enerjisi, dönme ve titreşim, bağlanma enerjisi, kohezyon, vb.
İlk ilke bazen birinci türden sürekli mobilin varlığının imkansızlığı, yani kendini gösterdiği yollardan herhangi birinde enerji tüketmeden iş üretme olasılığı olarak ifade edilmiştir.
Termodinamiğin ikinci prensibi
Bu ikinci ilke, özellikle ısı transferi sırasında fiziksel olayların geri çevrilemezliği ile ilgilidir.
Çok sayıda deneysel gerçek, doğal olarak meydana gelen dönüşümlerin, hiç gözlenmeden, kendiliğinden ters yönde gerçekleştiğini, belirli bir anlamı olduğunu göstermektedir.
Termodinamiğin ikinci ilkesi, kendiliğinden dönüşümlerin meydana geldiği duyu hakkında deneyimin öğrettiği şeyin genelleştirilmesidir. Gerçekte eşdeğer olan çeşitli formülasyonları destekler. İngiliz fizikçi ve matematikçi Lord Kelvin, bunu 1851'de bu terimlerle ifade etmişti: "Tek sonucu tek bir homojen sıcaklık kaynağından çıkan ısının işe dönüşmesi olan dönüşümü gerçekleştirmek imkansızdır"
Bu, fizikteki termodinamiğin en önemli yasalarından biridir; Birçok şekilde formüle edilebilseler de, hepsi geri çevrilemezlik ve entropi kavramının açıklamasına götürür. Alman fizikçi ve matematikçi Rudolf Clausius, rastgele sayıda termal kaynağın sıcaklıkları ile bir madde herhangi bir döngüsel süreçten geçtiğinde, tersine çevrilebilir veya geri döndürülemez, ısı alışverişi sırasında bunlar tarafından emilen ısı miktarları arasında ilişkili bir eşitsizlik kurdu. Kaynaklar.
Bir Hidroelektrik Santralinde baraj suyunun potansiyel enerjisinden elektrik enerjisi üretilir. Bu güç, su borulardan aşağı indiğinde kinetik enerjiye dönüşür ve bu kinetik enerjinin küçük bir kısmı, ekseni kuvveti oluşturan bir alternatörün indüktörünün ekseni ile integral olan bir türbinin dönme kinetik kuvvetine dönüştürülür. elektriksel.
Termodinamiğin birinci ilkesi, bir enerji biçiminden diğerine geçişte ilk güçte ne bir artış ne de bir azalma olmamasını sağlamamıza izin verir, ikinci ilke bize bu enerjinin bir kısmının ısı biçiminde ateşlenmiş olacağını söyler.
Termodinamiğin Üçüncü Prensibi
Üçüncü yasa 1906-1912 yılları arasında kimyager Walther Nernst tarafından geliştirilmiştir, bu nedenle genellikle Nernst teoremi veya Nernst'in postulatı olarak anılır. Termodinamiğin bu üçüncü ilkesi, mutlak sıfır sisteminin entropisinin belirli bir sabit olduğunu söyler. Bunun nedeni, temel durumunda sıfır sıcaklıklı bir sistemin olmasıdır, bu nedenle entropisi, temel durumdaki bozulma tarafından belirlenir. 1912'de Nernst yasayı şöyle oluşturdu: "Herhangi bir prosedürle T = 0 izotermine sınırlı sayıda adımda ulaşmak imkansızdır"
Termodinamik süreçler
Termodinamik kavramında süreçler, bir sistemde meydana gelen ve onu ilk denge durumundan son denge durumuna götüren değişikliklerdir. Bunlar, süreç boyunca sabit tutulan değişkene göre sınıflandırılır.
İçten yanmalı bir motorda pistonların hareketini gerçekleştirmek için buzun erimesinden hava-yakıt karışımının ateşlenmesine kadar bir süreç meydana gelebilir.
Termodinamik bir sistemde değişebilen üç koşul vardır: sıcaklık, hacim ve basınç. Termodinamik süreçler , sıvılar sıkıştırılamaz olduğundan ve hacim değişiklikleri meydana gelmediğinden gazlarda incelenir. Ayrıca yüksek sıcaklıklar nedeniyle sıvılar gaza dönüşür. Katılarda termodinamik çalışmalar sıkıştırılamaz oldukları ve üzerlerinde herhangi bir mekanik çalışma olmadığı için yapılmamaktadır.
Termodinamik işlem türleri
Bu süreçler, sıcaklık, basınç veya hacim değişkenlerinden birini sabit tutmak için yaklaşımlarına göre sınıflandırılır. Ek olarak, enerji değişimi ve tüm değişkenlerinin değiştirilmesi gibi başka kriterler uygulanır.
İzotermal süreç
İzotermal süreçler , sistemin sıcaklığının sabit kaldığı süreçlerdir. Bu, çalışarak yapılır, böylece diğer değişkenler (P ve V) zamanla değişir.
İzobarik süreç
İzobarik süreç, basıncın sabit kaldığı bir süreçtir. Sıcaklık ve hacimdeki değişim, gelişimini belirleyecektir. Sıcaklık değiştiğinde hacim serbestçe değişebilir.
İzokorik süreçler
İzokorik süreçlerde hacim sabit kalır. Sistemin herhangi bir iş üretmediği (W = 0) olarak da düşünülebilir.
Temel olarak, çalkalayarak veya karıştırmadan herhangi bir kap içinde incelenen fiziksel veya kimyasal olaylardır.
Adyabatik süreç
Adyabatik süreç, sistemden dışarıya veya ters yönde ısı alışverişinin olmadığı termodinamik süreçtir. Bu tür işlemlerin örnekleri, içecekler için bir termos içinde gerçekleştirilebilen işlemlerdir.
"> Yükleniyor…Termodinamik süreçlere örnekler
- İzokorik sürecin bir örneği: Gazın hacmi sabit tutulur. Herhangi bir sıcaklık değişikliği meydana geldiğinde, buna bir basınç değişikliği eşlik edecektir. Düdüklü tencerede buharda olduğu gibi ısındıkça basıncını arttırır.
- İzotermal sürece bir örnek olarak: Gaz sıcaklığı sabit tutulur. Hacim arttıkça basınç azalır. Örneğin, vakum yapma makinesindeki bir balon, vakum yaratıldıkça hacmini artırır.
- Adyabatik işlemle ilgili olarak: örneğin, bir bisiklet lastiği şişirme pompasında pistonun sıkıştırılması veya bir şırınganın pistonunun daha önce tıkalı çıkış deliği ile sıkıştırılarak hızlı bir şekilde açılması.
