Асноўная электрычнасцьтэхналогія

Тэрмадынаміка, што гэта такое, і яго прымяненне

Тэрмадынаміка - навука, заснаваная на вывучэнні энергіі. Тэрмадынамічныя працэсы адбываюцца штодня ў паўсядзённым жыцці, у дамах, у прамысловасці, з трансфармацыяй энергіі, напрыклад, у абсталяванні кандыцыянера, халадзільніках, аўтамабілях, катлах і інш. Адсюль важнасць вывучэння тэрмадынамікі, заснаванай на чатырох асноўных законах, якія ўстанаўліваюць залежнасць паміж якасцю і колькасцю энергіі і тэрмадынамічнымі ўласцівасцямі.

Каб зразумець законы тэрмадынамікі, трэба проста адштурхоўвацца ад некаторых асноўных паняццяў, такіх як энергія, цяпло, тэмпература і іншыя.

Мы запрашаем вас паглядзець артыкул Сіла закона Вата (прыкладанні - практыкаванні)

Вокладка пра сілу закону Уата (прыкладання - практыкаванні)
citeia.com

Тэрмадынаміка

трохі гісторыі:

Тэрмадынаміка вывучае абмен і ператварэнне энергіі ў працэсах. Ужо ў 1600-х гадах Галілей пачаў праводзіць даследаванні ў гэтай галіне з вынаходствам шклянога тэрмометра і залежнасцю шчыльнасці вадкасці і яе тэмпературы.

З прамысловай рэвалюцыяй праводзяцца даследаванні, каб даведацца пра ўзаемасувязь паміж цяплом, працай і энергіяй паліва, а таксама для павышэння прадукцыйнасці паравых рухавікоў, з'явіўшыся тэрмадынамікай у якасці навуковай навукі, з 1697 года на паравой машыне Томаса Саверы. Першы і другі законы тэрмадынамікі былі створаны ў 1850 г. Многія навукоўцы, такія як Джоўль, Кельвін, Клаўзіус, Больцман, Карно, Клапейрон, Гібс, Максвел, сярод іншых, унеслі свой уклад у развіццё гэтай навукі "Тэрмадынаміка".

Што такое тэрмадынаміка?

Тэрмадынаміка - навука, якая вывучае пераўтварэнні энергіі. Паколькі першапачаткова вывучалася, як ператварыць цяпло ў магутнасць, у паравых машынах для назвы гэтай новай навукі выкарыстоўваліся грэчаскія словы "тэрмас" і "дынаміка", утвараючы слова "тэрмадынаміка". Глядзіце малюнак 1.

Паходжанне слова тэрмадынаміка
citeia.com (мал. 1)

Тэрмадынамічныя прыкладання

Вобласць прымянення тэрмадынамікі вельмі шырокая. Ператварэнне энергіі адбываецца ў некалькіх працэсах з чалавечага арганізма, пры пераварванні ежы, нават у шматлікіх прамысловых працэсах вытворчасці прадуктаў. У дамах ёсць таксама прылады, дзе тэрмадынаміка ўжываецца сярод іншых да прасаў, воданагравальнікаў, кандыцыянераў. Прынцыпы тэрмадынамікі таксама прымяняюцца ў самых розных галінах, напрыклад, на электрастанцыях, аўтамабілях і ракетах. Глядзіце малюнак 2.

Некаторыя ўжыванні тэрмадынамікі
citeia.com (мал. 2)

Асновы Тэрмадынаміка

Энергія (E)

Уласцівасць любога матэрыяльнага альбо нематэрыяльнага цела альбо сістэмы, якія могуць быць пераўтвораны шляхам змены яго становішча альбо стану. Гэта таксама вызначаецца як патэнцыял альбо здольнасць рухаць матэрыю. На малюнку 3 вы можаце ўбачыць некаторыя крыніцы энергіі.

Крыніцы энергіі
citeia.com (мал. 3)

Формы энергіі

Энергія бывае розных відаў, напрыклад, ветравая, электрычная, механічная, ядзерная. Пры вывучэнні тэрмадынамікі выкарыстоўваюцца кінетычная энергія, патэнцыяльная энергія і ўнутраная энергія цел. Кінетычная энергія (Ec) звязана са хуткасцю, патэнцыяльнай энергіяй (Ep) з вышынёй і ўнутранай энергіяй (U) з рухам унутраных малекул. Глядзіце малюнак 4.

Кінетычная, патэнцыяльная і ўнутраная энергія ў тэрмадынаміцы.
citeia.com (мал. 4)

Цяпло (Q):

Перадача цеплавой энергіі паміж двума целамі, якія знаходзяцца пры рознай тэмпературы. Цяпло вымяраецца ў джоулях, BTU, фунтах-футах або ў калорыях.

Тэмпература (Т):

Гэта мера кінетычнай энергіі атамаў ці малекул, якія складаюць любы матэрыяльны аб'ект. Ён вымярае ступень узбуджэння ўнутраных малекул аб'екта, яго цеплавой энергіі. Чым больш рух малекул, тым вышэй тэмпература. Вымяраецца ў градусах Цэльсія, градусах Кельвіна, градусах Ранкіна або градусах Фарэнгейта. На малюнку 5 прадстаўлена эквівалентнасць паміж некаторымі тэмпературнымі шкаламі.

Некаторыя параўнанні і тэмпературныя шкалы.
citeia.com (мал. 5)

Тэрмадынамічныя прынцыпы

Даследаванне пераўтварэнняў энергіі ў тэрмадынаміцы заснавана на чатырох законах. Першы і другі законы звязаны з якасцю і колькасцю энергіі; у той час як трэці і чацвёрты законы звязаны з тэрмадынамічнымі ўласцівасцямі (тэмпературай і энтрапіяй). Глядзіце малюнкі 6 і 7.

Законы, звязаныя з энергіяй у тэрмадынаміцы.
citeia.com (мал. 6)

Першы закон тэрмадынамікі:

Першы закон устанаўлівае прынцып захавання энергіі. Энергія можа перадавацца з аднаго цела ў іншае альбо змяняцца іншай формай энергіі, але яна заўсёды захоўваецца, таму агульная колькасць энергіі заўсёды застаецца пастаяннай.

Законы, звязаныя з тэрмадынамічнымі ўласцівасцямі
citeia.com (мал. 7)

Канькавая пандус з'яўляецца добрым прыкладам Закона захавання энергіі, дзе ўстаноўлена, што энергія не ствараецца і не разбураецца, а ператвараецца ў іншы тып энергіі. Для фігурыста, падобнага на малюнак 8, калі ўплывае толькі гравітацыйная сіла, мы павінны:

  • Пазіцыя 1: Калі фігурыст знаходзіцца ў верхняй частцы пандуса, у яго ёсць унутраная энергія і патэнцыяльная энергія дзякуючы вышыні, на якой ён знаходзіцца, але яго кінэтычная энергія роўная нулю, бо ён не ў руху (хуткасць = 0 м / с).
  • Пазіцыя 2: Калі фігурыст пачынае слізгаць па пандусе, вышыня памяншаецца, памяншаючы ўнутраную энергію і патэнцыяльную энергію, але павялічваючы яго кінэтычную энергію, бо хуткасць павялічваецца. Энергія ператвараецца ў кінэтычную. Калі фігурыст дасягае самай нізкай кропкі пандуса (становішча 2), яго патэнцыяльная энергія роўная нулю (вышыня = 0 м), у той час як ён набірае самую высокую хуткасць падчас падарожжа па пандусе.
  • Пазіцыя 3: Калі пандус ідзе ўверх, фігурыст губляе хуткасць, памяншаючы сваю кінэтычную энергію, але ўнутраная энергія павялічваецца, а патэнцыяльная - па меры росту.
Захаванне энергіі ў тэрмадынаміцы.
citeia.com (мал. 8)

Другі закон тэрмадынамікі:

Другі закон звязаны з "якасцю" энергіі ў аптымізацыі пераўтварэння і / або перадачы энергіі. Гэты закон устанаўлівае, што ў рэальных працэсах якасць энергіі мае тэндэнцыю да зніжэння. Уводзіцца вызначэнне тэрмадынамічнага ўласцівасці "энтрапія". У заявах другога закона ўстаноўлена, калі працэс можа адбыцца, а калі не, нават калі першы закон працягвае выконвацца. Глядзіце малюнак 9.

Адчуванне цеплааддачы.
citeia.com (мал. 9)

Нулявы закон:

Нулявы закон сцвярджае, што калі дзве сістэмы знаходзяцца ў раўнавазе з трэцяй, яны знаходзяцца ў раўнавазе паміж сабой. Напрыклад, для малюнка 10, калі A знаходзіцца ў цеплавым раўнавазе з C, а C знаходзіцца ў цеплавым раўнавазе з B, то A знаходзіцца ў цеплавым раўнавазе з B.

Нулявы закон тэрмадынамікі
citeia.com (мал. 10)

Іншыя канцэпцыі Тэрмадынаміка

Сістэма

Частка Сусвету, якая цікавіць альбо вывучае. Для кубка кавы на малюнку 11 "сістэма" - гэта змест кубкі (кавы), дзе можна вывучыць перадачу цеплавой энергіі. Глядзіце малюнак 12. [4]

Сістэма, мяжа і асяроддзе тэрмадынамічнай сістэмы.
citeia.com (мал. 11)

Навакольнае асяроддзе

Гэта астатняя частка Сусвету, знешняя ад вывучаемай сістэмы. На малюнку 12 кававая кубак лічыцца "мяжой", якая змяшчае каву (сістэма), а тое, што знаходзіцца па-за кубкам (мяжой), з'яўляецца "асяроддзем" сістэмы.

Тэрмадынамічная сістэма, якая тлумачыць тэрмадынамічную раўнавагу.
citeia.com (мал. 12)

Тэрмадынамічная раўнавага

Стан, пры якім уласцівасці сістэмы дакладна вызначаны і не змяняюцца з цягам часу. Калі сістэма ўяўляе цеплавую, механічную і хімічную раўнавагі, яна знаходзіцца ў "тэрмадынамічнай раўнавазе". У раўнавазе сістэма не можа змяняць свой стан, калі на яе не дзейнічае знешні агент. Глядзіце малюнак 13.

Тэрмадынамічная раўнавага
citeia.com (мал. 13)

Сцяна

Суб'ект, які дазваляе або прадухіляе ўзаемадзеянне паміж сістэмамі. Калі сцяна дазваляе прапускаць рэчывы, кажуць, што яна пранікальная. Аддыябатычная сценка - гэта тая, якая не дазваляе перадаваць цяпло паміж двума сістэмамі. Калі сцяна дазваляе перадаваць цеплавую энергію, гэта называецца дыятэрмічнай сценкай. Глядзіце малюнак 14.

Сценка тэрмадынамічнай сістэмы
citeia.com (14 мал)

Высновы

Энергія - гэта здольнасць рухаць матэрыю. Гэта можна пераўтварыць, змяніўшы яго сітуацыю ці стан.

Тэрмадынаміка - навука, якая вывучае абмен і ператварэнне энергіі ў працэсах. Даследаванне пераўтварэнняў энергіі ў тэрмадынаміцы заснавана на чатырох законах. Першы і другі законы звязаны з якасцю і колькасцю энергіі; у той час як трэці і чацвёрты законы звязаны з тэрмадынамічнымі ўласцівасцямі (тэмпературай і энтрапіяй).

Тэмпература - гэта мера ступені ўзрушанасці малекул, якія складаюць цела, у той час як цяпло - гэта перадача цеплавой энергіі паміж двума целамі, якія знаходзяцца пры розных тэмпературах.

Тэрмадынамічная раўнавага існуе, калі сістэма адначасова знаходзіцца ў цеплавой, механічнай і хімічнай раўнавагах.

Падзячнае паведамленне: Для распрацоўкі гэтага артыкула мы мелі гонар атрымаць параду ад Інжынер Марысоль Піно, спецыяліст у галіне прамысловых прыбораў і кантролю.