Thermodynamics, dè a th ’ann agus na tagraidhean aige

Tha thermodynamics na saidheans stèidhichte air sgrùdadh lùth. Bidh pròiseasan teirmmodynamic a ’tachairt gach latha ann am beatha làitheil, ann an dachaighean, ann an gnìomhachas, le cruth-atharrachadh lùth, leithid ann an uidheamachd fionnarachadh-àile, innealan fuarachaidh, càraichean, goileadairean, am measg feadhainn eile. Mar sin tha cudromachd sgrùdadh Thermodynamics, stèidhichte air ceithir laghan bunaiteach a stèidhicheas na dàimhean eadar càileachd agus meud lùth, agus na feartan teirmmodynamic.

Gus laghan Thermodynamics a thuigsinn, ann an dòigh furasta, feumar tòiseachadh bho chuid de bhun-bheachdan bunaiteach a tha fosgailte gu h-ìosal, leithid lùth, teas, teòthachd, am measg feadhainn eile.

Tha sinn a ’toirt cuireadh dhut an artaigil fhaicinn Lagh cumhachd Watt (Tagraidhean - Eacarsaichean)

Thermodynamics

Pàirt de dh'eachdraidh:

Bidh thermodynamics a ’sgrùdadh iomlaidean agus cruth-atharrachaidhean lùth ann am pròiseasan. A-cheana anns na 1600an thòisich Galileo air sgrùdaidhean a dhèanamh san raon seo, le innleachd an teirmiméadar glainne, agus an dàimh eadar dùmhlachd lionn agus an teòthachd.

Leis an tionndadh gnìomhachais, thèid sgrùdaidhean a dhèanamh gus eòlas fhaighinn air na dàimhean eadar teas, obair agus lùth connadh, a bharrachd air a bhith a ’leasachadh coileanadh einnseanan smùide, teirmodynamics a tha a’ tighinn am bàrr mar shaidheans sgrùdaidh, a ’tòiseachadh ann an 1697 le einnsean smùide Thomas Savery . Chaidh a ’chiad agus an dàrna laghan de thermodynamics a stèidheachadh ann an 1850. Chuir mòran de luchd-saidheans leithid Joule, Kelvin, Clausius, Boltzmann, Carnot, Clapeyron, Gibbs, Maxwell, am measg feadhainn eile, ri leasachadh an saidheans seo," Thermodynamics. "

Dè a th ’ann an teirmodynamics?

Tha thermodynamics na saidheans a bhios a ’sgrùdadh cruth-atharrachaidhean lùth. Bho chaidh a sgrùdadh an toiseach mar a dh ’atharraicheas e teas gu cumhachd, ann an einnseanan smùide, chaidh na faclan Grèigeach“ thermos ”agus“ dynamis ”a chleachdadh gus an saidheans ùr seo ainmeachadh, a’ cruthachadh am facal "thermodynamics". Faic figear 1.

Tagraidhean thermodynamic

Tha an raon tagraidh de thermodynamics gu math farsaing. Bidh cruth-atharrachadh lùth a ’tachairt ann an grunn phròiseasan bho chorp an duine, le bhith a’ cnàmh biadh, gu grunn phròiseasan gnìomhachais airson toradh a dhèanamh. Ann an dachaighean tha innealan ann cuideachd far a bheil teirmmodynamics air a chuir air iarann, teasadairean uisge, innealan-adhair, am measg feadhainn eile. Tha prionnsapalan teirmodynamics cuideachd air an cur an sàs ann an raon farsaing de raointean, leithid ann an ionadan cumhachd, càraichean, agus rocaidean. Faic figear 2.

Basics of Thermodynamics

Cumhachd (E)

Seilbh de bhuidheann no siostam stuthan no neo-stuthan sam bith a ghabhas atharrachadh le bhith ag atharrachadh a shuidheachadh no a stàite. Tha e cuideachd air a mhìneachadh mar an comas no an comas gluasad cùis. Ann am figear 3 chì thu cuid de stòran lùth.

Foirmean lùth

Tha lùth a ’tighinn ann an iomadh cruth, leithid gaoth, dealan, meacanaigeach, lùth niuclasach, am measg feadhainn eile. Ann a bhith a ’sgrùdadh teirmodynamics, thathas a’ cleachdadh lùth cineatach, lùth a dh’fhaodadh a bhith ann agus lùth a-staigh bhuidhnean. Tha an lùth cineatach (Ec) co-cheangailte ris an astar, an lùth a dh’fhaodadh a bhith ann (Ep) leis an àirde agus an lùth a-staigh (U) le gluasad nam moileciuilean a-staigh. Faic figear 4.

Teas (Q):

Gluasad lùth teirmeach eadar dà chorp a tha aig teòthachd eadar-dhealaichte. Tha teas air a thomhas ann an Joule, BTU, punnd-troigh, no ann an calaraidhean.

Teòthachd (T):

Is e tomhas de lùth cineatach nan dadaman no moileciuil a tha a ’dèanamh suas stuth susbainteach sam bith. Bidh e a ’tomhas an ìre de shàrachadh de mholacilean taobh a-staigh nì, de a lùth teirmeach. Mar as motha gluasad nam moileciuil, is ann as àirde an teòthachd. Tha e air a thomhas ann an ìrean Celsius, ceuman Kelvin, ceuman Rankine, no ìrean Fahrenheit. Ann am figear 5 tha an co-ionannachd eadar cuid de lannan teothachd air a thaisbeanadh.

Prionnsapalan teirmmodynamic

Tha sgrùdadh air cruth-atharrachaidhean lùth ann an teirmodynamics stèidhichte air ceithir laghan. Tha a ’chiad agus an dàrna lagh co-cheangailte ri càileachd agus meud lùth; fhad ‘s a tha an treas agus an ceathramh laghan co-cheangailte ri feartan teirmmodynamic (teòthachd agus entropy). Faic figearan 6 agus 7.

Ciad Lagh Thermodynamics:

Tha a ’chiad lagh a’ stèidheachadh prionnsapal glèidhteachas lùth. Faodar lùth a ghluasad bho aon chorp gu buidheann eile, no atharrachadh gu seòrsa lùth eile, ach tha e an-còmhnaidh air a ghleidheadh, agus mar sin bidh an lùth iomlan an-còmhnaidh seasmhach.

Tha rampa spèilidh na dheagh eisimpleir de Lagh Glèidhteachais lùth, far an lorgar nach eil lùth air a chruthachadh no air a sgrios, ach air a thionndadh gu seòrsa lùth eile. Airson sgèilear mar an tè ann am figear 8, nuair nach eil ach an fheachd iomaill a ’toirt buaidh, feumaidh sinn:

• Dreuchd 1: Nuair a tha an skater aig mullach an rampa, tha lùth a-staigh aige agus lùth a dh ’fhaodadh a bhith ann mar thoradh air an àirde aig a bheil e, ach tha a lùth cineatach neoni leis nach eil e a’ gluasad (astar = 0 m / s).
• Dreuchd 2: Mar a bhios an sgèilear a ’tòiseachadh a’ sleamhnachadh sìos an rampa, bidh an àirde a ’dol sìos, a’ lughdachadh an lùth a-staigh agus an lùth a dh ’fhaodadh a bhith ann, ach a’ meudachadh a lùth cineatach, mar a bhios an astar aige ag àrdachadh. Tha an lùth air a thionndadh gu lùth cineatach. Nuair a ruigeas an sgèilear a ’phuing as ìsle den ramp (suidheachadh 2), is e neoni (àirde = 0m) an lùth a dh’ fhaodadh a bhith aige, fhad ‘s a gheibh e an astar as àirde na thuras sìos an rampa.
• Dreuchd 3: Mar a thèid an rampa suas, bidh an sgèilear a ’call astar, a’ lughdachadh an lùth cineatach aige, ach bidh an lùth a-staigh ag àrdachadh, agus an lùth a dh ’fhaodadh a bhith ann, mar a bhios e a’ faighinn àirde.

An dàrna lagh de thermodynamics:

Tha an dàrna lagh co-cheangailte ri “càileachd” lùth, ann a bhith a ’dèanamh an fheum as fheàrr de thionndadh agus / no sgaoileadh lùth. Tha an lagh seo a ’stèidheachadh gu bheil càileachd lùth buailteach a bhith a’ lughdachadh ann am fìor phròiseasan. Thathas a ’toirt a-steach mìneachadh air seilbh thermodynamic“ entropy ”. Ann an aithrisean an dàrna lagh, tha e air a stèidheachadh cuin a dh ’fhaodas pròiseas tachairt agus cuin nach urrainn, eadhon ged a thathar a’ cumail ris a ’chiad lagh. Faic figear 9.

Lagh neoni:

Tha an lagh neoni ag ràdh ma tha dà shiostam ann an co-chothromachd le treas cuid gu bheil iad ann an co-chothromachd ri chèile. Mar eisimpleir, airson Figear 10, ma tha A ann an co-chothromachd teirmeach le C, agus C ann an co-chothromachd teirmeach le B, tha A ann an co-chothromachd teirmeach le B.

Bun-bheachdan eile den T.ermodynamics

Siostam

Pàirt den chruinne-cè anns a bheil ùidh no sgrùdadh. Airson a ’chupa cofaidh ann am Figear 11, is e an“ siostam ”susbaint a’ chupa (cofaidh) far an urrainnear gluasad lùth teirmeach a sgrùdadh. Faic figear 12. [4]

Àrainneachd

Is e an còrr den chruinne-cè taobh a-muigh an t-siostam fo sgrùdadh. Ann am Figear 12, thathas den bheachd gur e an cupa cofaidh an "crìoch" anns a bheil an cofaidh (siostam) agus is e na tha taobh a-muigh a ’chupa (crìoch)" àrainneachd "an t-siostaim.

Co-chothromachd thermodynamic

Stàite anns a bheil feartan an t-siostaim air an deagh mhìneachadh agus nach eil iad ag atharrachadh thar ùine. Nuair a tha siostam a ’taisbeanadh co-chothromachd teirmeach, co-chothromachd meacanaigeach agus co-chothromachd cheimigeach, tha e ann an“ co-chothromachd thermodynamic ”. Ann an co-chothromachd, chan urrainn do shiostam an stàit aige atharrachadh mura bi riochdaire bhon taobh a-muigh ag obair air. Faic figear 13.

Balla

Aonachd a cheadaicheas no a chuireas casg air eadar-obrachadh eadar siostaman. Ma tha am balla a ’ceadachadh stuth a dhol troimhe, thathar ag ràdh gur e balla permeable a th’ ann. Is e balla adiabatic fear nach leig le gluasad teas eadar dà shiostam. Nuair a cheadaicheas am balla lùth teirmeach a ghluasad canar balla diathermic ris. Faic figear 14.

Co-dhùnaidhean

Is e lùth an comas gluasad cùis. Faodar seo atharrachadh le bhith ag atharrachadh a shuidheachadh no a stàite.

Tha thermodynamics na saidheans a bhios a ’sgrùdadh iomlaidean agus cruth-atharrachaidhean lùth ann am pròiseasan. Tha sgrùdadh air cruth-atharrachaidhean lùth ann an teirmodynamics stèidhichte air ceithir laghan. Tha a ’chiad agus an dàrna lagh co-cheangailte ri càileachd agus meud lùth; fhad ‘s a tha an treas agus an ceathramh laghan co-cheangailte ri feartan teirmmodynamic (teòthachd agus entropy).

Tha teodhachd na thomhas de ìre lùths nam moileciuilean a tha a ’dèanamh suas bodhaig, fhad‘ s a tha teas a ’gluasad lùth teirmeach eadar dà chorp a tha aig teodhachd eadar-dhealaichte.

Tha co-chothromachd thermodynamic ann nuair a tha an siostam aig an aon àm ann an co-chothromachd teirmeach, co-chothromachd meacanaigeach agus co-chothromachd cheimigeach.

Nota taing: Airson an artaigil seo a leasachadh, bha e na urram dhuinn comhairle fhaighinn bho na Ing. Marisol Pino, Speisealaiche ann an Ionnsramaid agus Smachd Gnìomhachais.