Какво е термодинамика? Това е клон на физиката, който се занимава с изследване на свойствата на макроскопичните системи. В същото време методите за преобразуване на енергия и методите за нейното предаване също попадат в изследването. Термодинамиката е клон на физиката, който изучава процесите, протичащи в системите и техните състояния. Ще поговорим какво друго има в списъка на нещата, които тя учи.
Определение
На снимката по-долу можете да видите пример за термограма, получена при изучаване на кана с гореща вода.
Термодинамиката е наука, която разчита на обобщени факти, получени емпирично. Процесите, протичащи в термодинамичните системи, са описани с помощта на макроскопски величини. Техният списък включва параметри като концентрация, налягане, температура и други подобни. Ясно е, че те не са приложими за отделни молекули, а се свеждат до описание на системата в общия й вид (за разлика от онези количества, които се използват в електродинамиката например).
Термодинамиката е клон на физиката, който също има свои собствени закони. Те, както и останалите, са от общ характер. Специфични подробности за структурата на aвсяко друго вещество, което сме избрали, няма да има значителен ефект върху естеството на законите. Ето защо казват, че този клон на физиката е един от най-приложимите (или по-скоро успешно прилаганите) в науката и технологиите.
Заявление
Списъкът с примери може да бъде много дълъг. Например, много решения, базирани на термодинамични закони, могат да бъдат намерени в областта на топлотехниката или електроенергийната индустрия. Излишно е да казвам за описанието и разбирането на химичните реакции, фазовите преходи, трансферните явления. По някакъв начин термодинамиката "сътрудничи" с квантовата динамика. Сферата на техния контакт е описание на феномена на черните дупки.
Закони
Снимката по-горе демонстрира същността на един от термодинамичните процеси - конвекция. Топлите слоеве материя се издигат нагоре, студените падат надолу.
Алтернативно име на законите, което, между другото, се използва по-често, отколкото не, е началото на термодинамиката. Към днешна дата има три от тях (плюс един „нула“или „общ“). Но преди да говорим за това какво предполага всеки от законите, нека се опитаме да отговорим на въпроса какви са принципите на термодинамиката.
Те са набор от определени постулати, които формират основата за разбиране на процесите, протичащи в макросистемите. Разпоредбите на принципите на термодинамиката бяха установени емпирично, като бяха проведени цяла поредица от експерименти и научни изследвания. Следователно има някои доказателствакоето ни позволява да приемем постулатите без нито едно съмнение относно тяхната точност.
Някои хора се чудят защо термодинамиката се нуждае от тези закони. Е, можем да кажем, че необходимостта от използването им се дължи на факта, че в този раздел на физиката макроскопичните параметри са описани по общ начин, без намек за разглеждане на тяхната микроскопична природа или характеристики на същия план. Това не е областта на термодинамиката, а на статистическата физика, по-конкретно. Друго важно нещо е фактът, че принципите на термодинамиката са независими един от друг. Тоест, един от втория няма да работи.
Заявление
Прилагането на термодинамиката, както споменахме по-рано, върви в много посоки. Между другото, един от неговите принципи е взет за основа, който се тълкува различно под формата на закона за запазване на енергията. Термодинамичните решения и постулати се прилагат успешно в индустрии като енергетиката, биомедицината и химията. Тук в биологичната енергия широко се използват законът за запазване на енергията и законът за вероятността и посоката на термодинамичния процес. Наред с това там са използвани трите най-често срещани понятия, на които се основава цялата работа и нейното описание. Това е термодинамична система, процес и фаза на процеса.
Процеси
Процесите в термодинамиката имат различна степен на сложност. Има седем от тях. Като цяло процесът в този случай трябва да се разбира като нищо повече от промяна в макроскопското състояние, вкоето системата беше дадена по-рано. Трябва да се разбере, че разликата между условното първоначално състояние и крайния резултат може да бъде незначителна.
Ако разликата е безкрайно малка, тогава можем да наречем осъществения процес елементарен. Ако обсъждаме процеси, ще трябва да прибегнем до споменаване на допълнителни условия. Едно от тях е „работното тяло”. Работният флуид е система, в която протичат един или няколко топлинни процеса.
Процесите условно се разделят на неравновесни и равновесни. В случая на последното всички състояния, през които термодинамичната система трябва да премине, са съответно неравновесни. Често промяната в състоянията се случва в такива случаи с бързи темпове. Но равновесните процеси са близки до квазистатичните. В тях промените са с порядък по-бавни.
Термичните процеси, протичащи в термодинамичните системи, могат да бъдат както обратими, така и необратими. За да разберем същността, нека разделим последователността от действия на определени интервали в нашето представяне. Ако можем да направим същия процес в обратна посока със същите „междустанции“, тогава той може да се нарече обратим. В противен случай няма да работи.
