Mga Baruganan nga Thermodynamic

Aron masabtan, sa usa ka dali nga paagi, ang halapad ug komplikado nga kalibutan sa Thermodynamics, girekomenda nga lakang nga lakang nga magsugod sa pagrepaso sa mga punoan nga termino, usa ka pasiuna sa mga prinsipyo nga thermodynamic, ug pagkahuman pagtuon sa labi ka lawom nga mga balaod sa termodinamika, giunsa nila gipahayag sa matematika ug ang mga aplikasyon niini.

Uban sa upat nga mga balaod sa thermodynamics (zero balaod, unang balaod, ikaduhang balaod ug ikatulong balaod), gihulagway kung giunsa ang mga pagbalhin ug pagbag-o sa enerhiya sa taliwala sa lainlaing mga sistema molihok; nga mao ang basihan sa pagsabut sa daghang mga physicochemical phenomena sa kinaiyahan.

Pagsusi sa sukaranan nga mga konsepto

Gidapit ka namon nga makita ang artikulo THERMODYNAMICS, unsa kini ug ang mga aplikasyon niini

Mahimo nimo nga makompleto kini nga kasayuran sa artikulo Ang Gahum sa Balaod ni Watt (Mga Aplikasyon - Pag-ehersisyo) Sa karon NAGSUNOD KAMI ...

Mga porma sa kusog

Ang kusog, ang pagpanag-iya sa mga lawas aron mabag-o ang ilang kaugalingon pinaagi sa pagbag-o sa ilang kahimtang o estado, nga mahitabo sa daghang mga porma, sama sa kusog nga molihok, mahimo’g kusog ug kusog sa sulud sa mga lawas. Tan-awa ang numero 1.

Trabaho

Kini produkto sa usa ka pwersa ug pagpamalhin, parehas nga gisukod sa parehas nga direksyon. Aron makalkulo ang trabaho, gigamit ang sangkap sa pwersa nga kahanay sa pagbalhin sa butang. Gisukod ang trabaho sa Nm, Joule (J), ft.lb-f, o BTU. Tan-awa ang hulagway 2.

Init (Q)

Pagbalhin sa kainit nga enerhiya taliwala sa duha nga mga lawas nga adunay lainlaing mga temperatura, ug kini mahinabo ra sa diwa nga ang temperatura maminusan. Gisukod ang kainit sa Joule, BTU, pound-feet, o sa kaloriya. Tan-awa ang hulagway 3.

Mga Baruganan nga Thermodynamic

Zero Law - Zero Principle

Ang zero nga balaod sa thermodynamics nagsulti nga kung ang duha nga mga butang, A ug B, naa sa thermal equilibrium sa matag usa, ug ang object A naa sa equilibrium nga adunay ikatulong butang nga C, unya ang object B naa sa thermal equilibrium nga adunay object C. Ang Thermal equilibrium mahitabo kung ang duha o labaw pa nga mga lawas naa sa parehas nga temperatura. Kitaa ang numero 4.

Kini nga balaod giisip nga usa ka sukaranan nga balaod sa thermodynamics. Kini gibutang isip "Zero Law" kaniadtong 1935, tungod kay kini gibutang sa nahauna ug ikaduha nga mga balaod sa thermodynamics nga gihimo.

Ika-1 nga Balaod sa Thermodynamics (Baruganan sa pagtipig sa kusog)

Pahayag sa Unang Balaod sa Thermodynamics:

Ang una nga balaod sa thermodynamics, nga naila usab nga prinsipyo sa pagtipig sa enerhiya, nagsulti nga ang enerhiya wala gihimo o giguba, gibag-o ra kini ngadto sa us aka lahi nga enerhiya, o gibalhin gikan sa us aka butang ngadto sa lain. Sa ingon ang total nga kusog sa uniberso dili mausab.

Ang nahauna nga balaod natuman sa "tanan", ang enerhiya gibalhin ug padayon nga gibag-o, pananglitan, sa pipila nga mga gamit sa elektrisidad, sama sa mga mixer ug blender, ang enerhiya nga elektrisidad nabag-o ngadto sa mekanikal ug kainit nga enerhiya, sa lawas sa tawo nabag-o ang kemikal. kusog sa pagkaon nga nangaon sa kusog nga molihok kung ang lawas naglihok, o uban pang mga pananglitan sama sa gipakita sa numero 5.

Panagsama sa Unang Balaod sa Thermodynamics:

Ang equation sa unang balaod sa sulud sa mga thermodynamic nga prinsipyo nagpahayag sa balanse nga kinahanglan nga adunay taliwala sa lainlaing mga lahi sa enerhiya sa usa ka gihatag nga proseso. Tungod kay, sa mga sirado nga sistema [1], ang mga pagbinayloay og enerhiya mahimo ra ihatag pinaagi sa pagbalhin sa kainit, o pinaagi sa trabaho nga nahimo (pinaagi o sa sistema) gitukod nga ang pagkalainlain sa enerhiya sa usa ka sistema parehas sa kantidad nga pagbalhin sa enerhiya pinaagi sa kainit ug pinaagi sa trabaho. Kitaa ang numero 6.

Giisip nga ang mga kusog nga gikonsiderar sa kini nga balanse sa enerhiya mao ang kusog nga molihok, kusog nga potensyal ug kusog sa sulud [1], ang balanse nga enerhiya alang sa mga sirado nga sistema nagpabilin ingon gipakita sa numero 7.

• (ec) Kinetic kusog, tungod sa paglihok sa usa ka lawas;
• (ep) Potensyal nga Kusog, tungod sa posisyon sa usa ka lawas sa usa ka gravitational field;
• (O) Kusog sa sulud, tungod sa mikroskopiko nga mga kontribusyon sa kinetic ug potensyal nga kusog sa mga internal nga molekula sa usa ka lawas.

Pag-ehersisyo 1.

Ang usa ka selyado nga sulud sulud adunay sulud, nga adunay pasiunang kusog nga 10 kJ. Ang substansiya gipalihok sa usa ka propeller nga nagbuhat og 500 J nga trabaho, samtang ang usa nga gigikanan sa kainit nagbalhin sa 20 kJ nga kainit sa sangkap. Ingon kadugangan, ang 3kJ nga kainit gipagawas sa hangin sa panahon sa proseso. Tinoa ang katapusang kusog sa sangkap. Tan-awa ang hulagway 8.

Solusyon:

Sa numero 9 makita naton ang kainit nga gidugang sa gigikanan sa kainit, nga giisip nga "positibo" tungod kay nagdugang ang kusog sa substansiya, ang kainit nga gipagawas sa hangin, negatibo tungod kay gipamub-an niini ang kusog sa sangkap, ug ang buhat sa propeller, nga nagdugang sa enerhiya mikuha usa ka positibo nga ilhanan.

Sa numero 10 gipakita ang balanse nga enerhiya, pinauyon sa unang balaod sa thermodynamics ug nakuha ang katapusang kusog sa sangkap.

Ikaduha nga balaod sa thermodynamics

Adunay daghang mga pahayag sa ikaduhang balaod sa thermodynamics: Pahayag sa Planck-Kelvin, Clausius, Carnot. Ang matag usa sa kanila nagpakita sa lainlaing aspeto sa ikaduhang balaod. Sa kinatibuk-an ang ikaduha nga balaod sa thermodynamics nagpahayag:

• Ang direksyon sa mga proseso nga thermodynamic, dili mabalik ang pisikal nga mga katingad-an.
• Ang pagkaepisyente sa mga thermal machine.
• Pagsulud sa "entropy" sa propiedad.

Direksyon sa mga proseso nga thermodynamic:

Kusog sa kinaiyahan, moagos ang enerhiya o ibalhin gikan sa labing kataas nga estado sa enerhiya ngadto sa labing ubos nga estado sa enerhiya. Ang kainit nagaagos gikan sa mainit nga mga lawas padulong sa mga bugnaw nga lawas ug dili usab vice versa Kitaa ang numero 11.

Kaepektibo o kainit nga paghimo:

Pinauyon sa una nga balaod sa thermodynamics, ang kusog wala gihimo ni madaut, apan mahimo’g mabag-o o mabalhin. Apan sa tanan nga pagbalhin sa enerhiya o pagbag-o sa usa ka kantidad dili kini magamit aron magtrabaho. Ingon nga ang enerhiya gibalhin o nabag-o, ang bahin sa inisyal nga kusog gipagawas ingon kainit nga enerhiya: ang enerhiya naguba, nawala ang kalidad.

Sa bisan unsang pagbag-o sa kusog, ang kantidad nga nakuha nga kusog kanunay nga mubu kaysa sa gihatag nga kusog. Ang pagkamapuslanon sa kainit mao ang gidaghanon sa kainit gikan sa gigikanan nga gibag-o ngadto sa trabaho, ang proporsyon tali sa gigamit nga magamit nga enerhiya ug ang enerhiya nga gihatag sa usa ka pagbag-o. Kitaa ang numero 12.

Thermal Machine o Heat Machine:

Ang heat engine usa ka aparato nga bahin nga pagkabig sa kainit ngadto sa trabaho o kusog nga mekanikal, diin kini nanginahanglan usa ka gigikanan nga naghatag suplay sa kainit sa taas nga temperatura.

Sa mga thermal machine usa ka sangkap sama sa alisngaw sa tubig, hangin o gasolina ang gigamit. Ang sangkap nakaagi sa usa ka serye sa mga pagbag-o sa thermodynamic sa usa ka siklo nga paagi, aron ang makina padayon nga molihok.

Pag-ehersisyo 2.

Ang makina sa usa ka salakyanan sa kargamento naghimo og kainit sa pagkasunog pinaagi sa pagsunog sa gasolina. Alang sa matag siklo sa makina, ang kainit nga 5 kJ gibag-o sa 1kJ nga mekanikal nga trabaho. Unsa ang kahusayan sa motor? Unsang kadaghan nga kainit ang gipagawas alang sa matag siklo sa makina? Tan-awa ang numero 13

Solusyon:

Aron mahibal-an ang gipagawas nga kainit, gituohan nga sa mga thermal machine ang net work parehas sa net heat transfer sa sistema. Kitaa ang numero 14.

Entropy:

Ang Entropy mao ang degree of randomness o disorder sa usa ka sistema. Gihimong posible sa Entropy ang pag-ihap sa bahin sa enerhiya nga dili magamit aron makahimo og trabaho, kana mao, gitugotan nga maihap ang pagkadili maibalik sa usa ka proseso nga thermodynamic.

Ang matag pagbalhin sa enerhiya nga mahitabo nagdugang sa entropy sa uniberso ug gipaminusan ang kantidad nga magamit nga enerhiya nga magamit aron mahimo ang trabaho. Ang bisan unsang proseso nga thermodynamic magpadayon sa usa ka direksyon nga nagdugang sa kinatibuk-ang entropy sa uniberso. Tan-awa ang numero 15.

Ika-3 nga Balaod sa Thermodynamics

Ikatulo nga Balaod sa Thermodynamics o Nerst Postulate

Ang ikatulong balaod sa thermodynamics adunay kalabotan sa temperatura ug pagpabugnaw. Gisulti niini nga ang entropy sa usa ka sistema sa hingpit nga zero usa ka tino nga kanunay. Tan-awa ang numero 16.

Ang hingpit nga zero mao ang labing ubos nga temperatura sa ubus diin wala na ang usa ka labing gamay nga sukod, kini ang labing katugnaw nga mahimo sa usa ka lawas. Ang hingpit nga zero mao ang 0 K, katumbas sa -273,15 ºC.

konklusyon

Adunay upat nga mga prinsipyo sa thermodynamic. Sa zero nga prinsipyo gitukod nga ang panimbang nga kainit mahitabo kung ang duha o labaw pa nga mga lawas naa sa parehas nga temperatura.

Ang una nga balaod sa thermodynamics naghisgot sa pagtipig sa enerhiya taliwala sa mga proseso, samtang ang ikaduha nga balaod sa thermodynamics naghisgot sa direksyon gikan sa labing ubos hangtod sa labing kataas nga entropy, ug ang pagkaepektibo o paghimo sa mga makina sa kainit nga mahimo’g trabaho.

Ang ikatulong balaod sa thermodynamics adunay kalabotan sa temperatura ug pagpabugnaw, gipahayag niini nga ang entropy sa usa ka sistema sa hingpit nga zero usa ka tino nga kanunay.