Визначення та пояснення термодинаміки

Ми можемо визначити термодинаміка двома простими способами: наука про тепло і теплові машини або наука про великі системи в рівновазі. Перше визначення - це також перше в історії. Другий прийшов пізніше, завдяки новаторській роботі Людвіга Больцмана.

Поряд зі статистичною фізикою (Статистична фізика має на меті пояснити поведінку та еволюцію систем.), Частиною якої вона зараз є, термодинаміка (ми можемо визначити термодинаміку двома простими способами: наука про тепло) є однією з найбільших теорій на на якому базується сучасне розуміння матерії (Матерія - це речовина, яка утворює будь-яке тіло з відчутною реальністю. Її.) .

Наука (Наука (лат. Scientia, «знання») - це, згідно зі словником.) Теплові та теплові машини

Поняття про тепло і температуру (Температура - це фізична величина, виміряна за допомогою термометра і.) Є найбільш фундаментальними з термодинаміки. Ми можемо визначити термодинаміку як науку про всі явища, які залежать від температури та її змін.

Тепло і температура

Кожна людина інтуїтивно знає поняття температури. Тіло гаряче чи холодне, залежно від того, вище чи нижче його температура. Але точне визначення (Визначення - це дискурс, який говорить про те, що є річ або що означає ім’я. Отже, саме.) Точність складніше. Одним з найбільших успіхів класичної термодинаміки в дев’ятнадцятому столітті є визначення абсолютної температури (Абсолют - це витяг, отриманий з бетону або а.) Тіла: він вимірюється в кельвінах K, названий на честь лорда Кельвіна) - одиниця термодинамічної температури СІ. Пар.), Нуль (нульове число (від італійського нуля, що походить від арабського sifr.) Абсолютне = нуль кельвіна = -273,15 градусів Цельсія (приблизно).

Тепло визначити ще складніше. Стара теорія (Слово теорія походить від грецького слова теореїн, що означає "споглядати, спостерігати.), Що захищається, зокрема, Лавуазьє, приписується рідині (Рідина - це цілком деформоване матеріальне середовище. Ми групуємо під цим. ) Особливі, (невидимі, неймовірні чи майже) властивості тепла, калорійність, яка циркулює від одного тіла до іншого. Чим гарячіше тіло, тим більше калорійність. Ця теорія хибна в тому сенсі (SENS (Стратегії для інженерного незначного старіння) - це науковий проект, метою якого є). калорійність неможливо ідентифікувати з фізичною величиною (Фізична величина - це набір одиниць виміру, змінних, порядків та.), що зберігаються. Але термодинаміка все ще надає значення поняттю тепла: це кількість (кількість - загальний термін у метрології (кількість, кількість); скаляр.) Енергії (У здоровому глузді l 'енергія позначає все, що робить можливим виконати роботу, виготовити.) обмінюється системою, з іншою системою або зовнішнім середовищем.

Теплові машини

Класична термодинаміка отримала популярність як наука про теплові машини або наука про силу (Слово потужність вживається в декількох областях з певним значенням:) рушійна сила вогню (Вогонь - це полум’я, яке виникає в результаті екзотермічного окислення хімічної реакції). .

Саді Карно започаткував сучасні дослідження теплових машин в дисертації (Взагалі кажучи, пам’ять - це зберігання інформації. Це також пам’ять.) Засновник, Роздуми про рушійну силу вогню та про машини, придатні для розвитку цієї сили (1824). Цикл Карно (У термодинаміці цикл Карно є оборотним циклічним процесом машини В.), що вивчався в цій дисертації, залишається основним теоретичним прикладом дослідження теплових машин. Замість "рушійної сили" сьогодні ми говоримо, що теплові машини забезпечують роботу, і ми задаємось питанням, як використовувати тепло для безперервної роботи.

Рух макроскопічних тіл, які в міліметровому масштабі і набагато менші, може виробляти тепло, в тому сенсі, що робить тіла гарячішими. Вам потрібно лише потерти руки, щоб це усвідомити. І навпаки, тепло може приводити макроскопічні тіла в рух.

Прикладів дуже багато. Ми можемо назвати їх пожежними машинами, або тепловими машинами. Вони є макроскопічними системами, які зберігають свій рух, доки зберігається різниця температур між гарячою та холодною частинами.

Приклади

• Проста свічка (Свічка - це об’єкт, який зазвичай використовується для освітлення, складається з тіла.) Вводить повітря навколо нього в рух. Над полум’ям створюється висхідний потік. Він постійно оновлюється потоком холодного повітря, що надходить знизу. Їх можна спостерігати в тихій кімнаті з пір’ям (перо - це, у птахів, складне покривне виробництво, що складається з.) Вниз або при наближенні іншого полум’я. Це конвекційний струм (конвекція - це спосіб передачі енергії, що передбачає зміщення.) .

• Вода в каструлі над вогнем починає рухатися, як повітря над свічкою, і як усі рідини над досить гарячими поверхнями. Якщо ви надягнете чохол, виникає нове явище. Пара () піднімає кришку, яка потім падає, щоб знову підніматися, нескінченно, доки вогонь або вода не вичерпаються (Вода - всюдисуща хімічна сполука на Землі, необхідна для всіх.), Отже, виробництво пари. Кажуть, що це просте спостереження (Спостереження - це дія ретельного спостереження за явищами, без їх волі.), Яке можна зробити на будь-якій кухні, пов’язане з винаходом парових машин. Рух кришки занадто малий, щоб бути цікавим. Він зупиняється, як тільки починається, тому що пара, яка штовхає його (Pousse - це ім’я, дане нелегальному автопробігу на Реюніоні.) Уникає всього (ціле, що розуміється як сукупність того, що існує, часто трактується як світ або.) прямо зараз. Але якщо ми помістимо кришку в циліндр (Циліндр - це поверхня в просторі, що визначається прямою лінією (d), називається.), Ми отримаємо поршень, який можна штовхати парою або будь-яким іншим газом (Газ - це набір атомів або молекул, дуже слабо зв'язаних і.) протягом тривалого ходу (Відноситься до двигуна внутрішнього згоряння, хід якого (зміщення поршня) більший за.). Парові та теплові машини не завжди будуються за принципом поршня та циліндра, але дуже часто. Інші рішення не дуже відрізняються. Можна вважати, що досвід кришки каструлі лежить в основі винаходів усіх теплових машин.

• Древні знали приклад турбіни (Турбіна - це обертовий пристрій, призначений для використання сили рідини (води, пари, повітря.) Для пари. Куля металу (Метал - хімічний елемент, який може втрачати електрони в форма.) рухлива при обертанні на осі. Вода, яку вона містить, нагрівається знизу. Дві дотичні та протилежні струмені пари потім приводять кульку в рух. Але ця система насправді не вдосконалювалась до сучасності (Час - поняття розроблений людьми для його сприйняття.), щоб перетворити його на двигун (Двигун - це пристрій, що ефективно перетворює немеханічну енергію (вітер, хімія.). Реактори сучасних літаків (газові турбіни) працюють здебільшого за тим же принципом як цей предок турбіни.

• Рушійна сила вогню була набагато розвиненішою (В геометрії еволюція плоскої кривої є місцем її центрів.) Для виготовлення зброї. Куля, снаряд або інший снаряд штовхається у стовбур дуже гарячим газом, що утворюється при згорянні (Горіння - це екзотермічна хімічна реакція окислювально-відновного окислювально-відновного. Коли). Порошку (порошок є фракційним станом речовини. - тверда речовина.) або будь-яка інша вибухова речовина (вибухівка - це визначена хімічна сполука або суміш сприйнятливих тіл). Нагрівання газу під тиском (Тиск є основним фізичним поняттям. Це можна розглядати як зумовлену силу.) Не розрізняє оболонку в стовбурі та поршень у циліндрі.

• Флюїди поверхні (Поверхня, як правило, позначає поверхневий шар об’єкта. Термін а.) Земля, атмосфера та океани (Океани, стилізовані Ωceans - це французький документальний фільм, створений.), Приводиться в рух теплом Сонце (Сонце (соль на латині, Геліос або Ήλιος на грецькому) - зірка.). Для океанів гравітація (Гравітація - це явище фізичної взаємодії, що спричиняє притягання.) Також грає (Щока - це частина обличчя, що покриває ротову порожнину, закрита.) Також роль, припливи. Сила вітру (Вітер - це рух атмосфери, маса газу, що знаходиться на поверхні.) Отже, є формою рушійної сили вогню.

• І багато іншого.

Наука про великі системи в рівновазі

Визначення термодинаміки як науки про рівновагу великих систем є як дуже суворим, так і дуже загальним підходом.

Статистична рівновага (статистика - це, на перший погляд, число, розраховане на вибірку.) І закон великих чисел (Закон великих чисел був оформлений в 17 столітті з відкриттям.)

Якщо ми кинемо однакові кістки, добре збалансовані, велика кількість (Поняття числа в лінгвістиці розглядається в статті "Число".) Часом ми заздалегідь впевнені, що частоти появи кожної з граней будуть близько однієї шостої. Чим більше число кидків, тим більше частот рівні, тому що плашка також досліджує всі можливості, що їй пропонуються. Те саме трапляється, якщо залити краплю барвника (Барвник - це речовина, яка використовується для нанесення кольору предмету.) У склянку (Скло, говорячи простою мовою, відноситься до твердого, крихкого матеріалу або сплаву ...) води . Якщо ми почекаємо досить довго, скло стане рівномірно забарвленим, оскільки всі додані молекули також досліджують усі можливості, області всередині скла, які їм доступні.

Ці спостереження можна узагальнити. Коли система дуже велика і коли є сенс говорити про баланс системи, можна з упевненістю передбачити долю цілого, хоча долі багатьох людей не визначені.

Малість атомів (Атом (від грецького ατομος, атомос, "цього не можна.)

Сьогодні ми знаємо, що атоми дійсно існують і що вони дуже малі. Іншими словами, у кожному зразку (загалом кажучи, зразок - це невелика кількість речовини, інформації або.) У речовині дуже велика кількість атомів, мільярди мільярдів у крихітному зерні. (У морській метеорології: A зерно - це бурхливий вітер короткої тривалості, що піднімається.) Пісок (Пісок або арена - це пухка осадова порода, складена з дрібних порід). Фізика (Фізика (від грец. Φυσις, природа) - це етимологічно.) Макроскопічних тіл тому завжди є фізика великих систем.

Теплові баланси

Вивчення теплових рівноваг має величезне значення. Всі форми речовини (гази, рідини, тверді речовини, напіврідкі середовища.) І всі фізичні явища (механічні, електричні та магнітні, оптичні.) Можна вивчати, міркуючи про рівновагу великих систем. Термодинаміка, яку ми тоді більше ототожнюємо зі статистичною фізикою, є однією з найбільш міцних основ, на якій будується наше розуміння матерії.

Закони термодинаміки

Два найважливіші принципи - це перший і другий. Іноді ми додаємо ще два (n ° 0 і n ° 3).

Другий принцип має статистичне походження: на відміну від першого, мікроскопічні закони, що керують речовиною, містять її лише неявно та статистично. З іншого боку, це цілком незалежно від самих характеристик цих законів, оскільки воно також з’являється, якщо взяти за спрощені дрібномасштабні закони.

• Нульовий принцип стосується поняття теплової рівноваги (Теплова - це наука, яка займається виробництвом енергії, використанням.) І є основою термометрії. Якщо дві системи знаходяться в тепловій рівновазі з однаковою третьою, то вони також знаходяться разом (у теорії множин множина інтуїтивно позначає колекцію.) У тепловій рівновазі.

• Третій принцип, або принцип Нернста, є більш суперечливим. Це пов’язано зі спуском до її квантового стану (У квантовій механіці стан системи описує всі аспекти фізичної системи. II.) Основа системи, температура якої наближається до межі, що визначає поняття абсолютного нуля. Це не є необхідним для класичної термодинаміки і, отже, насправді не є принципом термодинаміки.

Великі та інтенсивні розміри

Серед фізичних величин, що визначають термодинамічний стан системи, ми розрізняємо великі та інтенсивні величини.

Систему завжди можна розділити - за допомогою думки - на частини, що займають роз’єднані області простору.

Величина велика, коли її значення для всієї системи є сумою її значень для кожної з її частин. Приклади:

• Обсяг (Обсяг, у фізичній науці чи математиці - це величина, яка вимірює розширення.)
• Маса (Термін маса використовується для позначення двох величин, приєднаних до однієї.)
• Кількість частинок виду (У науках про життя вид (від лат. Вид, «тип».) Визначається
• Енергія та ентропія - у багатьох випадках
• Електричний заряд (Електричний заряд є основною властивістю речовини, що дотримується принципу.) (Потім ми повинні розуміти суму у значенні алгебраїчної суми)

Величина інтенсивна, коли в однорідній системі її значення однакове для всієї системи та для кожної з її частин. Приклади:

• Тиск
• Температура
• Щільність (Щільність - це фізична величина, яка характеризує масу матеріалу на.), Енергія на одиницю об’єму або маса - у багатьох випадках - і будь-який коефіцієнт двох великих величин

Кількість не може бути ні великою, ні інтенсивною, квадрат (Квадрат - це правильний багатокутник з чотирма сторонами. Це означає, що його.) Наприклад, обсягу. Ми визначаємо такий вид величини, щоб знайти відносини між нею, які матимуть різні властивості залежно від того, величина велика чи інтенсивна, звідси інтерес до їх розмежування.

Параметри стану: змінні стану - це (незалежні) величини, які використовуються (Servent - це скорочення слова сервер і клієнт.) Для визначення системи та значення якої достатньо встановити для відновлення абсолютно ідентичної системи. Інтенсивні кількості: незалежно від кількості матеріалу (Кількість матеріалу - це кількість, що враховує хімічні або фізичні сутності.): Тиск, температура, в’язкість тощо. Великі розміри: пропорційні кількості матеріалу: обсяг; внутрішня енергія (у Франції ця назва позначає лікаря, фармацевта або стоматолога, à la.), ентальпія (Ентальпія (від префікса en- та від грецького thalpein: нагрівати) є функцією стану .) тощо.

---