ቴርሞዳይናሚክ መርሆዎች

ሰፋ ባለና ውስብስብ በሆነው የቴርሞዳይናሚክስ ዓለም በቀላል መንገድ ለመረዳት ከመሠረታዊ ቃላት ክለሳ ፣ ወደ ቴርሞዳይናሚክ መርሆዎች መግቢያ በመጀመር ደረጃ በደረጃ መሄድ ይመከራል እና ከዚያ የበለጠ የቴርሞዳይናሚክ ህጎችን በጥልቀት ማጥናት ይመከራል ፡፡ በሂሳብ ይገለፃሉ.እና አተገባበሩ.

በአራቱ የቴርሞዳይናሚክስ ሕጎች (ዜሮ ሕግ ፣ የመጀመሪያ ሕግ ፣ ሁለተኛ ሕግ እና ሦስተኛው ሕግ) በተለያዩ ስርዓቶች መካከል የኃይል ማስተላለፎች እና ለውጦች እንዴት እንደሚሠሩ ተገልጻል ፡፡ የተፈጥሮ ብዙ አካላዊ-ኬሚካዊ ክስተቶችን ለመረዳት መሠረት መሆን ፡፡

የመሠረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦች ግምገማ

ጽሑፉን እንዲያዩ እንጋብዝዎታለን THMMODYNAMICS ፣ ምንድነው እና አተገባበሩ

ይህንን መረጃ ከጽሑፉ ጋር ማሟላት ይችላሉ የቫት ሕግ ኃይል (ማመልከቻዎች - መልመጃዎች) ለዛሬ እንከተላለን ...

የኃይል ዓይነቶች

ሁኔታቸውን ወይም ግዛታቸውን በማሻሻል ራሳቸውን እንዲለውጡ የሰውነት ንብረት ኃይል ፣ በብዙ መልኩ ይመጣል የሰውነት ጉልበት ፣ እምቅ ኃይል እና የአካላት ውስጣዊ ኃይል ፡፡ ቁጥር 1 ን ይመልከቱ ፡፡

ስራ

እሱ በአንድ አቅጣጫ የሚለካ የኃይል እና መፈናቀል ውጤት ነው። ሥራውን ለማስላት ከእቃው መፈናቀል ጋር ትይዩ የሆነው የኃይል አካል ጥቅም ላይ ይውላል ፡፡ ሥራ የሚለካው በ Nm, Joule (J), ft.lb-f ወይም BTU ነው. ምስል 2 ን ይመልከቱ ፡፡

ሙቀት (ጥ)

በተለያየ የሙቀት መጠን ባሉ ሁለት አካላት መካከል የሙቀት ኃይልን ማስተላለፍ እና የሚከሰተው ሙቀቱ እየቀነሰ በሚሄድ ስሜት ውስጥ ብቻ ነው ፡፡ ሙቀት በጁሌ ፣ ቢቲዩ ፣ ፓውንድ-ጫማ ወይም በካሎሪ ውስጥ ይለካል ፡፡ ምስል 3 ን ይመልከቱ ፡፡

ቴርሞዳይናሚክ መርሆዎች

ዜሮ ሕግ - ዜሮ መርህ

የቴርሞዳይናሚክስ ዜሮ ሕግ ሁለት እና ኤ እና ቢ ነገሮች እርስ በእርሳቸው በሙቀት ሚዛን ውስጥ ከሆኑ እና ነገር A ከሶስተኛ ነገር ሲ ጋር እኩል ከሆነ ፣ ከዚያ ነገር ቢ ከ ‹ነገር› ጋር በሙቀት ሚዛን ውስጥ ይገኛል ይላል የሙቀት መለኪያው ሁለት ወይም ከዚያ በላይ አካላት በአንድ የሙቀት መጠን ሲኖሩ ፡፡ ቁጥር 4 ን ይመልከቱ ፡፡

ይህ ሕግ እንደ ቴርሞዳይናሚክስ መሠረታዊ ሕግ ተደርጎ ይቆጠራል ፡፡ የመጀመሪያው እና ሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ሕጎች ከተሠሩ በኋላ ስለተለጠፈ እ.ኤ.አ. በ 1935 ‹ዜሮ ሕግ› ተብሎ ተለጠፈ ፡፡

1 ኛ የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ (የኃይል ጥበቃ መርሕ)

የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ መግለጫ:

የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ ፣ የኃይል ጥበቃ መርህ ተብሎም የሚጠራው ኃይል አልተፈጠረም ወይም አይጠፋም ፣ ወደ ሌላ ዓይነት ኃይል ብቻ ይለወጣል ወይም ከአንድ ነገር ወደ ሌላ ይተላለፋል ይላል ፡፡ ስለዚህ በአጽናፈ ሰማይ ውስጥ ያለው አጠቃላይ የኃይል መጠን አይለወጥም።

የመጀመሪያው ሕግ “በሁሉም” ውስጥ ተፈጽሟል ፣ ኃይል ይተላለፋል እና ያለማቋረጥ ይለወጣል ፣ ለምሳሌ በአንዳንድ የኤሌክትሪክ መሳሪያዎች ለምሳሌ እንደ ቀላጮች እና ቀላቃይ ያሉ የኤሌክትሪክ ኃይል ወደ ሜካኒካል እና የሙቀት ኃይል ይለወጣል ፣ በሰው አካል ውስጥ ኬሚካላዊ ተለውጠዋል ሰውነት በሚንቀሳቀስበት ጊዜ ወደ መንቀሳቀሻ ኃይል የሚወስደው የምግብ ኃይል ወይም እንደ ምሳሌ 5 ያሉ ሌሎች ምሳሌዎች።

የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ እኩልታ-

የመጀመሪያው ሕግ በቴርሞዳይናሚክ መርሆዎች ውስጥ ያለው እኩልታ በአንድ በተወሰነ ሂደት ውስጥ በተለያዩ የኃይል ዓይነቶች መካከል ሊኖር የሚገባውን ሚዛን ያሳያል ፡፡ በዝግ ሥርዓቶች ውስጥ [1] የኃይል ልውውጦች ሊሰጡ የሚችሉት በሙቀት ማስተላለፍ ወይም በሠራው ሥራ (በስርዓቱ ወይም በእሱ ላይ) ስለሆነ የአንድ ሥርዓት የኃይል ልዩነት ከድምሩ ጋር እኩል እንደሆነ ተረጋግጧል በሙቀት እና በስራ በኩል የኃይል ማስተላለፊያዎች። ቁጥር 6 ን ይመልከቱ ፡፡

በዚህ የኃይል ሚዛን ውስጥ የተመለከቱት ኃይሎች የኃይል እንቅስቃሴ ፣ እምቅ ኃይል እና ውስጣዊ ኃይል [1] መሆናቸውን ከግምት ውስጥ በማስገባት ለተዘጉ ሥርዓቶች የኃይል ሚዛን በቁጥር 7 ላይ እንደሚታየው ይቀራል ፡፡

• (ኢ.ሲ.) ኪነታዊ ኃይል ፣ በሰውነት እንቅስቃሴ ምክንያት;
• (ኤፕ) እምቅ ኃይል ፣ በስበት መስክ ውስጥ ባለው የሰውነት አቋም ምክንያት;
• (ወይም) ውስጣዊ ኃይል ፣ የአንድ የሰውነት ውስጣዊ ሞለኪውሎች ጥቃቅን እና እምቅ ኃይል በአጉሊ መነፅር አስተዋጽኦ ምክንያት ፡፡

መልመጃ 1.

የታሸገ ኮንቴይነር ንጥረ ነገር ይይዛል ፣ የመጀመሪያ ኃይል በ 10 ኪ. ንጥረ ነገሩ 500 ጄ ሥራን ከሚያከናውን ፕሮፔለር ጋር ተቀስቅሷል ፣ የሙቀት ምንጭ ደግሞ 20 ኪሎ ofJ ሙቀትን ወደ ንጥረ ነገር ያስተላልፋል ፡፡ በተጨማሪም በሂደቱ ውስጥ 3 ኪ.ግ ሙቀት ወደ አየር ይወጣል ፡፡ የነገሩን የመጨረሻ ኃይል ይወስኑ። ቁጥር 8 ን ይመልከቱ ፡፡

መፍትሄ

በስዕል 9 ላይ በሙቀቱ ምንጭ የተጨመረውን ሙቀት ማየት ይችላሉ ፣ ይህም ንጥረ ነገር ኃይል ስለሚጨምር ፣ ወደ አየር የሚወጣው ሙቀት ፣ የነዋሪው ኃይል ስለሚቀንስ እና እንደ “አዎንታዊ” ተደርጎ ይቆጠራል። ኃይልን የጨመረ የፔፕለር ሥራው አዎንታዊ ምልክት ወስዷል ፡፡

በስእል 10 የኃይል ሚዛን የቀረበው በቴርሞዳይናሚክስ የመጀመሪያው ሕግ መሠረት ሲሆን ንጥረ ነገሩ የመጨረሻው ኃይል ይገኛል ፡፡

ሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ

ሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ መግለጫዎች አሉ-የፕላንክ-ኬልቪን ፣ ክላውስየስ ፣ ካርኖት መግለጫ ፡፡ እያንዳንዳቸው የሁለተኛውን ሕግ የተለየ ገጽታ ያሳያሉ ፡፡ በአጠቃላይ ሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ

• የቴርሞዳይናሚክ ሂደቶች አቅጣጫ ፣ የአካላዊ ክስተቶች የማይቀለበስ።
• የሙቀት ማሽኖች ውጤታማነት.
• ንብረቱን ያስገቡ "entropy".

የቴርሞዳይናሚክ ሂደቶች አቅጣጫ

በተፈጥሮ ውስጥ በተፈጥሮ ኃይል ኃይል ይፈሳል ወይም ከከፍተኛው የኃይል ሁኔታ ወደ ዝቅተኛው የኃይል ሁኔታ ይተላለፋል። ሙቀት ከሞቃት አካላት ወደ ቀዝቃዛ አካላት ይፈሳል እንጂ በተቃራኒው አይደለም ፡፡ ቁጥር 11 ን ይመልከቱ ፡፡

ብቃት ወይም የሙቀት አፈፃፀም-

በመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ መሠረት ኃይል አልተፈጠረም አይጠፋም ፣ ግን ሊለወጥ ወይም ሊተላለፍ ይችላል። ነገር ግን በሁሉም የኃይል ማስተላለፎች ወይም ለውጦች ውስጥ አንድ መጠን ሥራ ለመሥራት ጠቃሚ አይደለም ፡፡ ኃይል ሲተላለፍ ወይም ሲለወጥ ፣ የመነሻው ኃይል አካል እንደ አማቂ ኃይል ይለቃል-ኃይል ዝቅ ይላል ፣ ጥራት ይጎዳል ፡፡

በማንኛውም የኃይል ለውጥ ውስጥ የተገኘው የኃይል መጠን ሁልጊዜ ከሚሰጠው ኃይል ያነሰ ነው ፡፡ የሙቀት ውጤታማነት ከምንጩ ወደ ሥራ የሚቀየር የሙቀት መጠን ነው ፣ በተገኘው ጠቃሚ ኃይል እና በለውጥ ውስጥ በሚሰጡት ኃይል መካከል ያለው ጥምርታ ነው ፡፡ ቁጥር 12 ን ይመልከቱ ፡፡

የሙቀት ማሽን ወይም የሙቀት ማሽን

የሙቀት ማሽኑ በከፊል ሙቀቱን ወደ ሥራ ወይም ወደ ሜካኒካዊ ኃይል የሚቀይር መሣሪያ ነው ፣ ለዚህም በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ ሙቀትን የሚያቀርብ ምንጭ ይፈልጋል ፡፡

በሙቀት ማሽኖች ውስጥ እንደ የውሃ ትነት ፣ አየር ወይም ነዳጅ ያለ ንጥረ ነገር ጥቅም ላይ ይውላል ፡፡ ማሽኑ ያለማቋረጥ እንዲሠራ ንጥረ ነገሩ በተከታታይ የቴርሞዳይናሚካዊ ለውጦችን በማካሄድ ላይ ይገኛል ፡፡

መልመጃ 2.

የጭነት ተሽከርካሪ ሞተር ቤንዚን በማቃጠል በቃጠሎ ውስጥ ሙቀትን ያስገኛል ፡፡ ለእያንዳንዱ የሞተር ዑደት የ 5 ኪጄ ሙቀት ወደ 1 ኪጄ ሜካኒካዊ ሥራ ይለወጣል ፡፡ የሞተር ብቃት ምንድነው? ለእያንዳንዱ የሞተር ዑደት ምን ያህል ሙቀት ይለቃል? ቁጥር 13 ን ይመልከቱ

መፍትሄ

የተለቀቀውን ሙቀት ለመወሰን በሙቀት ማሽኖች ውስጥ የተጣራ ሥራው ወደ ሲስተሙ ከተጣራ የሙቀት ማስተላለፊያ ጋር እኩል ነው ተብሎ ይታሰባል ፡፡ ቁጥር 14 ን ይመልከቱ ፡፡

ኢንትሮፊ:

Entropy በአንድ ሥርዓት ውስጥ የዘፈቀደ ወይም የመረበሽ መጠን ነው። Entropy ሥራን ለማምረት ጥቅም ላይ የማይውል የኃይል ክፍልን በቁጥር ለመለካት ያደርገዋል ፣ ማለትም ፣ የቴርሞዳይናሚካዊ ሂደት የማይቀለበስን በቁጥር እንዲያስችል ያደርገዋል ፡፡

የሚከሰት እያንዳንዱ የኃይል ማስተላለፍ የአጽናፈ ዓለሙን ግስጋሴ ከፍ ያደርገዋል እንዲሁም ሥራ ለመሥራት የሚጠቅመውን የኃይል መጠን ይቀንሰዋል። ማንኛውም ቴርሞዳይናሚካዊ ሂደት የአጽናፈ ዓለሙን አጠቃላይ ግስጋሴ በሚጨምር አቅጣጫ ይቀጥላል። ቁጥር 15 ን ይመልከቱ ፡፡

3 ኛ የቴርሞዳይናሚክስ ህግ

ሦስተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ ወይም ናስተር ፖስትላንት

ሦስተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ ከሙቀት እና ከማቀዝቀዝ ጋር ይዛመዳል ፡፡ አንድ ስርዓት በፍፁም ዜሮ ውስጥ ያለው ዘውግ በእርግጠኝነት የማይለወጥ ነው ይላል ፡፡ ቁጥር 16 ን ይመልከቱ ፡፡

ፍፁም ዜሮ ከዚህ በታች ዝቅተኛ ልኬት ከሌለው በታችኛው ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ነው ፣ አንድ ሰው ሊሆን ከሚችለው በጣም ቀዝቃዛው ነው። ፍፁም ዜሮ 0 ኬ ነው ፣ ከ -273,15 ºC ጋር እኩል ነው ፡፡

መደምደሚያ

አራት ቴርሞዳይናሚክ መርሆዎች አሉ ፡፡ በዜሮ መርህ ውስጥ ሁለት ወይም ከዚያ በላይ አካላት በአንድ የሙቀት መጠን ሲኖሩ የሙቀት ሚዛናዊነት እንደሚከሰት ተረጋግጧል ፡፡

የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ በሂደቶች መካከል ያለውን የኃይል ጥበቃን የሚመለከት ሲሆን ሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ ደግሞ ከዝቅተኛ እስከ ከፍተኛ entropy ካለው የአቅጣጫ አቅጣጫ እና ሙቀትን ወደ ሥራ የሚቀይር የሙቀት ሞተሮች ቅልጥፍናን ወይም አፈፃፀም ይመለከታል ፡፡

ሦስተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ ከሙቀት እና ከቀዘቀዘ ጋር ይዛመዳል ፣ አንድ ስርዓት በፍፁም ዜሮ ውስጥ ያለው ግስጋሴ የማይለወጥ ቋሚ ነው ይላል ፡፡