ቴርሞዳይናሚክስ ፣ ምንድነው እና አተገባበሩ

ቴርሞዳይናሚክስ በሃይል ጥናት ላይ የተመሠረተ ሳይንስ ነው ፡፡ እንደ ቴርሞዳይናሚክ ሂደቶች በየቀኑ በአየር ንብረት መሣሪያዎች ፣ በማቀዝቀዣዎች ፣ በመኪናዎች ፣ በሙቀት መስኮች እና በመሳሰሉት የኃይል ለውጥ በመሳሰሉት በዕለት ተዕለት ሕይወት ፣ በቤት ውስጥ ፣ በኢንዱስትሪ ውስጥ በየቀኑ የሚከሰቱ ናቸው ፡፡ ስለሆነም የቴርሞዳይናሚክስ ጥናት አስፈላጊነት በአራት መሰረታዊ ህጎች ላይ በመመርኮዝ በኃይል ጥራት እና ብዛት እና በቴርሞዳይናሚክ ባህሪዎች መካከል ግንኙነቶችን ይመሰርታሉ ፡፡

የቴርሞዳይናሚክስ ህጎችን ለመረዳት በቀላል መንገድ አንድ ሰው ከዚህ በታች ከተጋለጡ አንዳንድ መሠረታዊ ፅንሰ ሀሳቦች መጀመር አለበት ፣ ለምሳሌ ኃይል ፣ ሙቀት ፣ ሙቀት ፣ እና ሌሎችም ፡፡

ጽሑፉን እንዲያዩ እንጋብዝዎታለን የቫት ሕግ ኃይል (ማመልከቻዎች - መልመጃዎች)

ቴርሞዳይናሚክስ

ትንሽ ታሪክ:

ቴርሞዳይናሚክስ በሂደቶች ውስጥ የኃይል ልውውጥን እና ለውጦችን ያጠናል ፡፡ ቀድሞውኑ በ 1600 ዎቹ ውስጥ ጋሊልኦ የመስታወት ቴርሞሜትር መፈልሰፍ እና የአንድ ፈሳሽ እና የሙቀት መጠኑ ጥግግት ግንኙነት በዚህ አካባቢ ጥናት ማካሄድ ጀመረ ፡፡

ከኢንዱስትሪ አብዮት ጋር በሙቀት ፣ በሥራ እና በነዳጅ ኃይል መካከል ያለውን ግንኙነት ለማወቅ እንዲሁም በ 1697 ከቶማስ ሳቨሪ የእንፋሎት ሞተር ጋር በመነሳት እንደ ጥናት ሳይንስ ብቅ ያሉ ቴርሞዳይናሚክስ የእንፋሎት ሞተሮች አፈፃፀም ለማሻሻል ጥናቶች ተካሂደዋል ፡ . የመጀመሪያው እና ሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ህጎች የተቋቋሙት እ.ኤ.አ. በ 1850 ነው ፡፡ እንደ ጆሌ ፣ ኬልቪን ፣ ክላውስየስ ፣ ቦልትማን ፣ ካርኖት ፣ ክላፔሮን ፣ ጊብስ ፣ ማክስዌል ያሉ ብዙ ሳይንቲስቶች ለዚህ ሳይንስ እድገት ‹ቴርሞዳይናሚክስ› አስተዋፅዖ አደረጉ ፡፡

ቴርሞዳይናሚክስ ምንድን ነው?

ቴርሞዳይናሚክስ የኃይል ለውጦችን የሚያጠና ሳይንስ ነው ፡፡ ከመጀመሪያው ጀምሮ ሙቀቱን ወደ ኃይል እንዴት እንደሚለውጥ የተጠና በመሆኑ በእንፋሎት ሞተሮች ውስጥ ‹ቴርሞስ› እና ‹ዳኒሚስ› የተሰኙ የግሪክኛ ቃላት ‹ቴርሞዳይናሚክስ› የሚለውን ቃል በመፍጠር ይህንን አዲስ ሳይንስ ለመሰየም ያገለግሉ ነበር ፡፡ ቁጥር 1 ን ይመልከቱ ፡፡

ቴርሞዳይናሚክ መተግበሪያዎች

የቴርሞዳይናሚክስ አተገባበር አካባቢ በጣም ሰፊ ነው ፡፡ የኃይል ለውጥ በበርካታ ሂደቶች ውስጥ ከሰው አካል ፣ ከምግብ መፍጨት ጋር ፣ ምርቶችን ለማምረት ወደ በርካታ የኢንዱስትሪ ሂደቶች ውስጥ ይከሰታል ፡፡ በቤት ውስጥ ቴርሞዳይናሚክስ በብረት ፣ በውሃ ማሞቂያዎች ፣ በአየር ማቀዝቀዣዎች እና በሌሎችም ላይ የሚተገበርባቸው መሣሪያዎችም አሉ ፡፡ የቴርሞዳይናሚክስ መርሆዎች እንዲሁ በተለያዩ የኃይል መስኮች ማለትም በኃይል ማመንጫዎች ፣ በመኪናዎች እና በሮኬቶች ውስጥ ይተገበራሉ ፡፡ ምስል 2 ን ይመልከቱ ፡፡

መሠረታዊ ነገሮች ቴርሞዳይናሚክስ

ኃይል (ኢ)

ሁኔታውን ወይም ግዛቱን በመለወጥ ሊለወጥ የሚችል የማንኛውም ቁስ ወይም ቁሳዊ ያልሆነ አካል ወይም ስርዓት ንብረት። እንዲሁም ጉዳይን የማንቀሳቀስ ችሎታ ወይም ችሎታ ተብሎ ይገለጻል ፡፡ በስዕል 3 ላይ የተወሰኑ የኃይል ምንጮችን ማየት ይችላሉ ፡፡

የኃይል ዓይነቶች

ኃይል እንደ ነፋስ ፣ ኤሌክትሪክ ፣ ሜካኒካዊ ፣ የኑክሌር ኃይል እና ሌሎችም ባሉ ብዙ ዓይነቶች ይመጣል ፡፡ በቴርሞዳይናሚክስ ጥናት ውስጥ የስነ-አነቃቂ ኃይል ፣ እምቅ ኃይል እና የአካል ውስጣዊ ኃይል ጥቅም ላይ ይውላሉ ፡፡ የእንቅስቃሴ ኃይል (ኢሲ) ከፍጥነት ፣ ካለው እምቅ ኃይል (ኤፒ) ጋር ከፍታ እና ውስጣዊ ኃይል (ዩ) ከውስጣዊ ሞለኪውሎች እንቅስቃሴ ጋር ይዛመዳል ፡፡ ቁጥር 4 ን ይመልከቱ ፡፡

ሙቀት (ጥ)

በተለያየ የሙቀት መጠን ባሉ ሁለት አካላት መካከል የሙቀት ኃይልን ማስተላለፍ ፡፡ ሙቀት በጁሌ ፣ ቢቲዩ ፣ ፓውንድ-ጫማ ወይም በካሎሪ ውስጥ ይለካል ፡፡

የሙቀት መጠን (ቲ)

እሱ ማንኛውንም ቁሳዊ ነገር የሚፈጥሩ የአቶሞች ወይም የሞለኪውሎች የኃይል እንቅስቃሴ መለኪያ ነው። የአንድ ነገር ውስጣዊ ሞለኪውሎች የሙቀት መጠንን የመለዋወጥ ደረጃን ይለካል። የሞለኪውሎች እንቅስቃሴ የበለጠ ሲሆን የሙቀት መጠኑ ከፍ ይላል ፡፡ የሚለካው በዲግሪዎች ሴልሺየስ ፣ በዲግሪዎች ኬልቪን ፣ በዲግሪ ደረጃ ወይም ደግሞ በዲግሪ ፋራናይት ነው ፡፡ በስእል 5 በአንዳንድ የሙቀት መጠኖች መካከል እኩልነት ቀርቧል ፡፡

ቴርሞዳይናሚክ መርሆዎች

በቴርሞዳይናሚክስ ውስጥ የኃይል ለውጦች ጥናት በአራት ህጎች ላይ የተመሠረተ ነው ፡፡ የመጀመሪያው እና ሁለተኛው ህጎች ከኃይል ጥራት እና ብዛት ጋር የተያያዙ ናቸው ፤ ሦስተኛው እና አራተኛው ህጎች ከቴርሞዳይናሚካዊ ባህሪዎች (የሙቀት መጠን እና entropy) ጋር ይዛመዳሉ ፡፡ 6 እና 7 ን ይመልከቱ ፡፡

የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ

የመጀመሪያው ሕግ የኃይል ጥበቃን መርሆ ያወጣል ፡፡ ኃይል ከአንድ አካል ወደ ሌላው ሊተላለፍ ወይም ወደ ሌላ የኃይል ዓይነት ሊለወጥ ይችላል ፣ ግን ሁል ጊዜም ተጠብቆ ይገኛል ፣ ስለሆነም አጠቃላይ የኃይል መጠን ሁልጊዜም እንደቀጠለ ነው።

ስኬቲንግ መወጣጫ (መውደቅ) የኃይል ጥበቃ ሕግ ጥሩ ምሳሌ ነው ፣ እዚያም ሀይል አልተፈጠረም ወይም አይጠፋም ፣ ግን ወደ ሌላ የኃይል አይነት ተለውጧል። በስዕል 8 ላይ ላለው ላለው ስኬትተር ፣ የስበት ኃይል ብቻ በሚነካበት ጊዜ ፣ ​​እኛ ማድረግ ያለብን

• ቦታ 1 ተንሸራታቹ ከፍ ባለው መንገድ አናት ላይ በሚሆንበት ጊዜ እሱ ካለውበት ከፍታ የተነሳ ውስጣዊ ሀይል እና እምቅ ኃይል አለው ፣ ነገር ግን በእንቅስቃሴ ላይ ስላልሆነ የእንቅስቃሴ ኃይሉ ዜሮ ነው (ፍጥነት = 0 ሜ / ሰ)።
• ቦታ 2 ስኬቲተሩ ከፍ ብሎ ወደ ታች መውረድ ሲጀምር ቁመቱ እየቀነሰ ፣ ውስጣዊ ኃይልን እና እምቅ ኃይልን እየቀነሰ ፣ ግን ፍጥነቱ እየጨመረ በሄደ መጠን ቀናተኛ ኃይሉን ይጨምራል ፡፡ ኃይሉ ወደ ጉልበት ኃይል ይለወጣል ፡፡ ስኬቲተር ከፍ ወዳለው ከፍ ወዳለው ከፍ ያለ ቦታ (ቦታ 2) ሲደርስ እምቅ ኃይሉ ዜሮ (ቁመት = 0 ሜትር) ሲሆን ከፍ ብሎ ወደ ታች በሚወስደው ጉዞ ውስጥ ከፍተኛውን ፍጥነት ያገኛል ፡፡
• ቦታ 3 ከፍ ብሎ ወደ ላይ ሲወጣ ፣ ስኬቲተር ፍጥነቱን ያጣል ፣ የንቅናቄው ጉልበቱን ይቀንሰዋል ፣ ግን ቁመት ሲጨምር ውስጣዊ ሀይል ይጨምራል ፣ እናም እምቅ ኃይል።

ሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ

ሁለተኛው ሕግ የኃይል ልወጣ እና / ወይም ማስተላለፍን በማመቻቸት ከኃይል "ጥራት" ጋር ይዛመዳል። ይህ ሕግ በእውነተኛ ሂደቶች የኃይል ጥራት እየቀነሰ እንደሚሄድ ያረጋግጣል ፡፡ የቴርሞዳይናሚክ ንብረት "entropy" ፍቺ አስተዋውቋል። በሁለተኛው ሕግ መግለጫዎች ውስጥ የመጀመሪያው ህግ መከበሩን ቢቀጥልም አንድ ሂደት ሲከሰት እና መቼም እንደማይችል ይቋቋማል ፡፡ ቁጥር 9 ን ይመልከቱ ፡፡

ዜሮ ሕግ

ዜሮ ሕጉ ከሶስተኛው ጋር ሚዛናዊነት ያላቸው ሁለት ሥርዓቶች ከሌላው ጋር ሚዛናዊነት እንደሚኖራቸው ይደነግጋል ፡፡ ለምሳሌ ፣ ለስዕል 10 ፣ ሀ ከ C ጋር በሙቀት ሚዛን ከሆነ ፣ እና ሲ ከ ‹B› ጋር በሙቀት ሚዛን ከሆነ ፣ ከዚያ ሀ ከ ‹ቢ› ጋር በሙቀት ሚዛን ውስጥ ይገኛል ፡፡

የቲ. ሌሎች ፅንሰ ሀሳቦችermodynamics

ስርዓት

የአጽናፈ ሰማይ ክፍል ፍላጎት ወይም ጥናት ነው። ለቡና ስእል 11 “ሲስተሙ” የሙቀት ኃይል ማስተላለፍ የሚጠናበት የጽዋ (ቡና) ይዘት ነው ፡፡ ምስል 12 ን ይመልከቱ [4]

አካባቢ።

በጥናት ላይ ላለው ስርዓት የተቀረው የአጽናፈ ሰማይ ክፍል ነው። በስእል 12 ውስጥ የቡናው ኩባያ ቡናውን (ሲስተሙን) የያዘ “ድንበር” ተደርጎ የሚወሰድ ሲሆን ከጽዋው (ድንበር) ውጭ ያለው ደግሞ የስርዓቱ “አከባቢ” ነው ፡፡

ቴርሞዳይናሚክ ሚዛናዊነት

የስርዓቱ ባህሪዎች በሚገባ የተገለጹበት እና በጊዜ ሂደት የማይለያዩበት ክልል። አንድ ስርዓት የሙቀት ሚዛንን ፣ ሜካኒካዊ ሚዛንን እና የኬሚካል ሚዛንን ሲያቀርብ በ “ቴርሞዳይናሚካዊ ሚዛን” ውስጥ ነው። በእኩልነት ፣ አንድ የውጭ ወኪል በላዩ ላይ እስካልሠራ ድረስ አንድ ሥርዓት ሁኔታውን ማሻሻል አይችልም። ቁጥር 13 ን ይመልከቱ ፡፡

ግድግዳ

በስርዓቶች መካከል መስተጋብርን የሚፈቅድ ወይም የሚያግድ አካል ፡፡ ግድግዳው ንጥረ ነገሩን መተላለፉን የሚፈቅድ ከሆነ ሊተላለፍ የሚችል ግድግዳ ነው ተብሏል ፡፡ የአዲዳቢክ ግድግዳ በሁለት ስርዓቶች መካከል የሙቀት ማስተላለፍን የማይፈቅድ ነው ፡፡ ግድግዳው የሙቀት ኃይልን ማስተላለፍ በሚፈቅድበት ጊዜ ዲያታሪክ ግድግዳ ተብሎ ይጠራል ፡፡ ቁጥር 14 ን ይመልከቱ ፡፡

መደምደሚያ

ኃይል ቁስ አካልን የማንቀሳቀስ ችሎታ ነው ፡፡ ይህ ሁኔታውን ወይም ሁኔታውን በመለወጥ ሊለወጥ ይችላል።

ቴርሞዳይናሚክስ በሂደቶች ውስጥ የኃይል ልውውጥን እና ለውጦችን የሚያጠና ሳይንስ ነው ፡፡ በቴርሞዳይናሚክስ ውስጥ የኃይል ለውጦች ጥናት በአራት ህጎች ላይ የተመሠረተ ነው ፡፡ የመጀመሪያው እና ሁለተኛው ህጎች ከኃይል ጥራት እና ብዛት ጋር የተያያዙ ናቸው ፤ ሦስተኛው እና አራተኛው ህጎች ከቴርሞዳይናሚካዊ ባህሪዎች (የሙቀት መጠን እና entropy) ጋር ይዛመዳሉ ፡፡

የሙቀት መጠን አንድ አካልን የሚያመነጩት ሞለኪውሎች የመለዋወጥ ደረጃ ነው ፣ ሙቀቱ ​​ደግሞ በተለያየ የሙቀት መጠን ባሉ ሁለት አካላት መካከል የሙቀት ኃይል ማስተላለፍ ነው ፡፡

ቴርሞዳይናሚክ ሚዛናዊነት ሲስተሙ በአንድ ጊዜ በሙቀት ሚዛን ፣ በሜካኒካል ሚዛን እና በኬሚካል ሚዛን ውስጥ ሲሆን ነው ፡፡

አመሰግናለሁ-ማስታወሻ ለዚህ ጽሑፍ እድገት የ... ምክር የማግኘት ክብር አግኝተናል የኢንዱስትሪ መሳሪያ እና ቁጥጥር ባለሙያ የሆኑት ኢንጂ ማሪሶል ፒኖ.