Termodinamică | ramură a fizicii care studiază relațiile dintre căldură, temperatură și energie
Termodinamica este o ramură a fizicii care studiază relațiile dintre căldură, temperatură și energie. O ramură a matematicii numită statistică este adesea utilizată în termodinamică pentru a analiza mișcarea particulelor.
Termodinamica este utilă pentru că ne ajută să înțelegem cum se leagă lumea atomilor foarte mici de lumea la scară largă pe care o vedem în fiecare zi.
Termodinamica are, de asemenea, două ramuri principale numite termodinamică clasică și termodinamică statistică. O idee importantă în termodinamică este aceea de sistem termodinamic.
Un exemplu de sistem termodinamic este o cărămidă. O cărămidă este alcătuită din mai mulți atomi care au fiecare proprietăți proprii. Toate sistemele termodinamice au două tipuri de proprietăți, extensive și intensive. În cazul cărămizii, proprietățile extensive sunt cele care se obțin prin însumarea tuturor atomilor. Lucruri precum volumul, energia, masa și sarcina sunt extensive, deoarece două cărămizi identice puse împreună au o masă dublă față de o cărămidă. Proprietățile intensive ale cărămizii sunt cele pe care le obțineți dacă analizați media tuturor atomilor. Lucruri precum temperatura, presiunea și densitatea sunt intensive, deoarece două cărămizi din aceeași cărămidă au aceeași temperatură ca o singură cărămidă.
Legile termodinamicii
Există patru legi ale termodinamicii care explică modul în care energia poate fi transferată între două obiecte sub formă de căldură. Legile termodinamicii indică modul în care se schimbă energia într-un sistem și dacă sistemul poate funcționa bine cu mediul înconjurător.
- Legea zero a termodinamicii
În cazul în care două sisteme au un flux de căldură egal în ambele sensuri și unul dintre cele două sisteme are un flux de căldură egal cu un alt sistem, toate cele trei sisteme au un flux de căldură egal între ele.
O creștere a energiei într-un sistem este aceeași cu energia furnizată unui sistem sub formă de căldură sau de muncă. Energia nu poate fi creată sau distrusă, ci doar modificată. Cantitatea de energie dată unui sistem este aceeași cantitate de energie luată din mediul înconjurător.
Având în vedere o pereche de sisteme care se ating la temperaturi diferite, căldura va trece de la cald la rece până când temperatura sistemelor devine egală.
- A treia lege a termodinamicii
Atunci când un sistem are o temperatură de 0 kelvin, zero absolut (cea mai scăzută temperatură), entropia (energia care nu poate fi folosită pentru a efectua muncă) este 0.
Utilizări ale termodinamicii
Anterior, termodinamica a fost studiată pentru a face ca motoarele cu aburi să funcționeze mai bine. În prezent, ideile din termodinamică sunt folosite în orice domeniu, de la fabricarea motoarelor la studiul găurilor negre.
Oamenii de știință folosesc termodinamica din mai multe motive. Unul dintre ele este acela de a face motoare și frigidere mai bune. Un altul este acela de a înțelege proprietățile materialelor de zi cu zi, astfel încât să le poată face mai rezistente în viitor. Termodinamica este, de asemenea, utilizată în chimie pentru a explica ce reacții vor funcționa și care nu vor funcționa (acest studiu este cunoscut sub numele de cinetică chimică). Termodinamica este puternică deoarece modelele simple pentru atomi funcționează bine în explicarea proprietăților sistemelor mari, cum ar fi cărămizile.
Pagini conexe
| Controlul autorității: Biblioteci naționale |
|
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este termodinamica?
R: Termodinamica este o ramură a fizicii care studiază relațiile dintre căldură, temperatură și energie.
Î: Cum se utilizează matematica în termodinamică?
R: Matematica, în special statistica, este adesea utilizată în termodinamică pentru a analiza mișcarea particulelor.
Î: Care sunt unele aplicații ale termodinamicii?
R: Termodinamica ne ajută să înțelegem modul în care lumea atomilor foarte mici se leagă de lumea la scară mare pe care o vedem în fiecare zi. De asemenea, are două ramuri principale numite termodinamică clasică și termodinamică statistică.
Î: Care este un exemplu de sistem termodinamic?
R: Un exemplu de sistem termodinamic este o cărămidă care este formată din mulți atomi cu proprietăți proprii.
Î: Ce sunt proprietățile extinse?
R: Proprietățile extinse sunt cele care se obțin prin însumarea tuturor atomilor, cum ar fi volumul, energia, masa și sarcina, deoarece două cărămizi de același tip puse împreună au o masă dublă față de o cărămidă.
Î: Ce sunt proprietățile intensive?
R: Proprietățile intensive sunt cele pe care le obțineți prin luarea în considerare a mediei tuturor atomilor, cum ar fi temperatura, presiunea și densitatea, deoarece două cărămizi din aceeași cărămidă au în continuare aceeași temperatură ca o singură cărămidă.
