Prionsabail theirmmodinimic
Chun domhan leathan casta na Teirmidinimice a thuiscint, ar bhealach éasca, moltar dul céim ar chéim ag tosú le hathbhreithniú ar théarmaí bunúsacha, réamhrá ar phrionsabail theirmmodinimiciúla, agus ansin staidéar níos doimhne a dhéanamh ar na dlíthe teirmidinimice, conas a dhéanann siad a chuirtear in iúl go matamaiticiúil. agus a fheidhmeanna.
Le ceithre dhlí na teirmidinimice (dlí nialasach, an chéad dlí, an dara dlí agus an tríú dlí), déantar cur síos air ar an gcaoi a n-oibríonn aistrithe agus claochluithe fuinnimh idir chórais éagsúla; a bheith mar bhunús chun go leor feiniméin fhisiceimiceacha an nádúir a thuiscint.
Athbhreithniú ar choincheapa bunúsacha
Tugaimid cuireadh duit an t-alt a fheiceáil THERMODYNAMICS, a bhfuil ann agus a fheidhmeanna
Is féidir leat an fhaisnéis seo a chomhlánú leis an alt Dlí Chumhacht Watt (Feidhmchláir - Cleachtaí) Chun anois Táimid ag LEANAS ...
Foirmeacha fuinnimh
Tagann fuinneamh, maoin na gcomhlachtaí chun iad féin a athrú trína staid nó a staid a mhodhnú, i go leor foirmeacha, mar shampla fuinneamh cinéiteach, fuinneamh ionchasach agus fuinneamh inmheánach comhlachtaí. Féach figiúr 1.
Obair
Is táirge fórsa agus díláithrithe é, a thomhaistear sa treo céanna. Chun an obair a ríomh, úsáidtear an chomhpháirt den fhórsa atá comhthreomhar le díláithriú an ruda. Tomhaistear an obair i Nm, Joule (J), ft.lb-f, nó BTU. Féach figiúr 2.
Teas (Q)
Fuinneamh teirmeach a aistriú idir dhá chorp atá ag teochtaí difriúla, agus ní tharlaíonn sé ach sa chiall go laghdaíonn an teocht. Tomhaistear an teas i Joule, BTU, punt-troigh, nó i calraí. Féach figiúr 3.
Prionsabail theirmmodinimic
Dlí nialais - Prionsabal nialais
Deir dlí nialasach na teirmidinimice má tá dhá réad, A agus B, i gcothromaíocht theirmeach lena chéile, agus go bhfuil réad A i gcothromaíocht le tríú réad C, ansin tá réad B i gcothromaíocht theirmeach le réad C. Tarlaíonn an chothromaíocht theirmeach nuair a bhíonn dhá chorp nó níos mó ag an teocht chéanna. Féach figiúr 4.
Meastar gur dlí bunúsach teirmidinimice an dlí seo. Rinneadh é a phostáil mar "Zero Law" i 1935, ó rinneadh é a phostáil tar éis an chéad agus an dara dlí teirmidinimice a dhéanamh.
1ú Dlí Teirmidinimice (Prionsabal caomhnaithe fuinnimh)
Ráiteas ar Chéad Dlí na Teirmidinimice:
Deirtear sa chéad dlí de theirmidinimic, ar a dtugtar prionsabal an chaomhnaithe fuinnimh freisin, nach ndéantar fuinneamh a chruthú nó a scriosadh, ní dhéantar é a chlaochlú ach go cineál eile fuinnimh, nó aistrítear é ó réad amháin go réad eile. Mar sin ní athraíonn méid iomlán an fhuinnimh sa chruinne.
Comhlíontar an chéad dlí i “gach rud”, aistrítear agus athraítear fuinneamh go leanúnach, mar shampla, i roinnt feistí leictreacha, mar mheascóirí agus chumascóirí, déantar fuinneamh leictreach a chlaochlú go fuinneamh meicniúil agus teirmeach, i gcorp an duine déantar an ceimiceán a chlaochlú fuinneamh bia a ionghabháiltear i bhfuinneamh cinéiteach nuair a bhíonn an corp ag gluaiseacht, nó samplaí eile cosúil leo siúd a thaispeántar i bhfigiúr 5.
Cothromóid Chéad Dlí na Teirmidinimice:
Léiríonn cothromóid an chéad dlí laistigh de na prionsabail teirmidinimice an chothromaíocht a chaithfidh a bheith ann idir na cineálacha éagsúla fuinnimh i bpróiseas ar leith. Ós rud é, i gcórais iata [1], nach féidir malartuithe fuinnimh a thabhairt ach trí aistriú teasa, nó tríd an obair a dhéantar (leis an gcóras nó uaidh), bunaítear go bhfuil éagsúlacht fuinnimh an chórais cothrom le suim aistríonn fuinneamh trí theas agus trí obair. Féach figiúr 6.
Ag cur san áireamh gurb iad na fuinneamh a mheastar san iarmhéid fuinnimh seo fuinneamh cinéiteach, fuinneamh ionchasach agus fuinneamh inmheánach [1], fanann an t-iarmhéid fuinnimh do chórais iata mar a thaispeántar i bhfigiúr 7.
- (ec) Fuinneamh cinéiteach, mar gheall ar ghluaiseacht coirp;
- (ep) Fuinneamh Poitéinseal, mar gheall ar shuíomh comhlachta i réimse imtharraingthe;
- (NÓ) Fuinneamh inmheánach, mar gheall ar na ranníocaíochtaí micreascópacha atá ag fuinneamh cinéiteach agus fuinneamh féideartha móilíní inmheánacha coirp.
Cleachtadh 1.
Tá substaint i gcoimeádán séalaithe, le fuinneamh tosaigh 10 kJ. Déantar an tsubstaint a mhúscailt le lián a dhéanann obair 500 J, agus aistríonn foinse teasa 20 kJ teasa chuig an tsubstaint. Ina theannta sin, scaoiltear 3kJ teasa isteach san aer le linn an phróisis. Faigh fuinneamh deiridh na substainte. Féach figiúr 8.
réiteach:
I bhfigiúr 9 is féidir leat an teas a chuireann an foinse teasa leis a fheiceáil, a mheastar a bheith “dearfach” ós rud é go méadaíonn sé fuinneamh na substainte, an teas a scaoiltear isteach san aer, diúltach ós rud é go laghdaíonn sé fuinneamh na substainte, agus an Ba chomhartha dearfach é obair an lián, a mhéadaigh an fuinneamh.
I bhfigiúr 10 cuirtear an t-iarmhéid fuinnimh i láthair, de réir chéad dlí na teirmidinimice agus faightear fuinneamh deiridh na substainte.
Dara dlí na teirmidinimice
Tá roinnt ráiteas ann maidir le dara dlí na teirmidinimice: Ráiteas ar Planck-Kelvin, Clausius, Carnot. Taispeánann gach ceann acu gné dhifriúil den dara dlí. Go ginearálta déanann an dara dlí teirmidinimic a phostú:
- Treo na bpróiseas teirmidinimice, do-athraitheacht na bhfeiniméan fisiceach.
- Éifeachtacht meaisíní teirmeacha.
- Cuir isteach “eantrópacht” na maoine.
Treorú na bpróiseas teirmidinimice:
Go spontáineach ó thaobh nádúir, sreabhann fuinneamh nó aistrítear é ón stát fuinnimh is airde go dtí an stát fuinnimh is ísle. Sreabhann teas ó choirp the go dtí coirp fuara agus ní an bealach eile. Féach figiúr 11.
Éifeachtúlacht nó feidhmíocht theirmeach:
De réir chéad dlí na teirmidinimice, ní chruthaítear ná ní scriostar fuinneamh, ach is féidir é a athrú nó a aistriú. Ach i ngach aistriú fuinnimh nó claochlú fuinnimh níl sé úsáideach cuid mhaith a dhéanamh chun obair a dhéanamh. De réir mar a aistrítear nó a chlaochlaítear fuinneamh, scaoiltear cuid den fhuinneamh tosaigh mar fhuinneamh teirmeach: díghrádaíonn fuinneamh, cailleann sé cáilíocht.
In aon chlaochlú fuinnimh, bíonn an méid fuinnimh a fhaightear níos lú i gcónaí ná an fuinneamh a sholáthraítear. Is í éifeachtúlacht theirmeach an méid teasa ón bhfoinse a dhéantar a thiontú ina obair, an cóimheas idir an fuinneamh úsáideach a fhaightear agus an fuinneamh a sholáthraítear i gclaochlú. Féach figiúr 12.
Meaisín Teirmeach nó Meaisín Teasa:
Is gléas é an meaisín teirmeach a athraíonn teas go páirteach go fuinneamh oibre nó meicniúil, a bhfuil foinse ag teastáil uaidh a sholáthraíonn teas ag teocht ard.
I meaisíní teirmeacha úsáidtear substaint cosúil le gal uisce, aer nó breosla. Déantar sraith claochluithe teirmidinimice ar an tsubstaint ar bhealach timthriallach, ionas gur féidir leis an meaisín oibriú go leanúnach.
Cleachtadh 2.
Táirgeann inneall feithicle lasta teas ó dhó trí gásailín a dhó. I gcás gach timthrialla den inneall, athraítear an teas 5 kJ ina 1kJ d’obair mheicniúil. Cad é éifeachtúlacht an mhótair? Cé mhéad teasa a scaoiltear do gach timthriall den inneall? Féach figiúr 13
réiteach:
Chun an teas a scaoiltear a chinneadh, glactar leis go bhfuil an glanobair i meaisíní teirmeacha cothrom leis an nglan-aistriú teasa chuig an gcóras. Féach figiúr 14.
Eantrópachta:
Is é an t-eantrópacht an méid randamachta nó neamhord i gcóras. De bharr eantrópachta is féidir an chuid den fhuinneamh nach féidir a úsáid chun obair a tháirgeadh a chainníochtú, is é sin, is féidir neamh-inchúlaitheacht phróisis teirmidinimice a chainníochtú.
Méadaíonn gach aistriú fuinnimh a tharlaíonn eantrópacht na cruinne agus laghdaíonn sé an méid fuinnimh inúsáidte atá ar fáil chun obair a dhéanamh. Leanfaidh aon phróiseas teirmidinimice i dtreo a mhéadaíonn eantrópacht iomlán na cruinne. Féach figiúr 15.
3ú Dlí na Teirmidinimice
An Tríú Dlí Teirmidinimice nó Nerst Postulate
Tá baint ag tríú dlí na teirmidinimice le teocht agus fuarú. Deir sé gur tairiseach cinnte é eantrópacht chórais ag nialas iomlán. Féach figiúr 16.
Is é nialas absalóideach an teocht is ísle nach bhfuil beart níos ísle faoina bhun, is é an ceann is fuaire is féidir le corp a bheith. Is é nialas absalóideach 0 K, arb ionann é agus -273,15 ºC.
Conclúid
Tá ceithre phrionsabal teirmidinimice ann. Sa phrionsabal nialasach socraítear go dtarlaíonn cothromaíocht theirmeach nuair a bhíonn dhá chorp nó níos mó ag an teocht chéanna.
Pléann an chéad dlí teirmidinimice le fuinneamh a chaomhnú idir phróisis, agus déileálann an dara dlí teirmidinimice leis an treo ón eantrópacht is ísle go dtí an eantrópacht is airde, agus le héifeachtúlacht nó feidhmíocht innill teasa a thiontaíonn teas go hobair.
Tá baint ag tríú dlí na teirmidinimice le teocht agus fuarú, deir sé gur tairiseach cinnte é eantrópacht an chórais ag nialas iomlán.