Teicneòlas

Prionnsapalan teirmmodynamic

Gus tuigse fhaighinn, ann an dòigh furasta, air saoghal farsaing agus iom-fhillte Thermodynamics, thathas a ’moladh a dhol ceum air cheum a’ tòiseachadh le ath-sgrùdadh de theirmean bunaiteach, ro-ràdh mu phrionnsapalan teirmodynamic, agus an uairsin sgrùdadh nas doimhne air na laghan teirmmodynamic, mar a tha iad air an cur an cèill gu matamataigeach agus na tagraidhean aige.

Le na ceithir laghan de thermodynamics (lagh neoni, a ’chiad lagh, an dàrna lagh agus an treas lagh), thathas a’ toirt cunntas air mar a tha gluasadan agus cruth-atharrachaidhean lùth eadar diofar shiostaman ag obair; a bhith na bhunait airson a bhith a ’tuigsinn mòran de dh’ fhiosraichean fiosaigeach nàdur.

Ath-sgrùdadh air bun-bheachdan bunaiteach

Tha sinn a ’toirt cuireadh dhut an artaigil fhaicinn THERMODYNAMICS, dè a th ’ann agus na tagraidhean aige

Còmhdach artaigil furasta thermodynamics

Faodaidh tu am fiosrachadh seo a lìonadh leis an artaigil Lagh cumhachd Watt (Tagraidhean - Eacarsaichean) Airson a-nis THA SINN A ’GABHAIL ...

Foirmean lùth

Tha lùth, seilbh bhuidhnean gus an cruth-atharrachadh fhèin le bhith ag atharrachadh an suidheachadh no an stàit aca, a ’tighinn ann an iomadh cruth, leithid lùth cineatach, lùth a dh’fhaodadh a bhith ann agus lùth a-staigh bhuidhnean. Faic figear 1.

Cuid de dhòighean lùth air an taisbeanadh ann an laghan teirmmodynamics.

Obair

Is e toradh feachd agus gluasad a th ’ann, gach cuid air an tomhas san aon taobh. Gus an obair obrachadh a-mach, thathas a ’cleachdadh a’ phàirt den fheachd a tha co-shìnte ri gluasad an nì. Tha obair air a thomhas ann an Nm, Joule (J), ft.lb-f, no BTU. Faic figear 2.

Obair Meacanaigeach, eileamaid a lorgas sinn ann am prionnsapalan teirmodynamics.

Teas (Q)

Gluasad lùth teirmeach eadar dà chorp a tha aig teodhachd eadar-dhealaichte, agus chan eil e a ’tachairt ach anns an fhaireachdainn gu bheil an teòthachd a’ dol sìos. Tha teas air a thomhas ann an Joule, BTU, punnd-troigh, no ann an calaraidhean. Faic figear 3.

Teas

Prionnsapalan teirmmodynamic

Lagh neoni - prionnsapal neoni

Tha lagh neoni teirmmodynamics ag ràdh ma tha dà nì, A agus B, ann an co-chothromachd teirmeach ri chèile, agus gu bheil nì A ann an co-chothromachd le treas nì C, tha an nì B ann an co-chothromachd teirmeach le nì C. Tha an co-chothromachd teirmeach a ’tachairt nuair a tha dà chorp no barrachd aig an aon teòthachd. Faic figear 4.

Eisimpleir de Lagh Zero de Thermodynamics.

Tha an lagh seo air a mheas mar lagh bunaiteach de thermodynamics. Chaidh a phostadh mar "Zero Law", ann an 1935, bho chaidh a phostadh às deidh a ’chiad agus an dàrna laghan de thermodynamics a dhèanamh.

1mh Lagh Thermodynamics (Prionnsapal glèidhteachas lùth)

Aithris air a ’Chiad Lagh de Thermodynamics:

Tha a ’chiad lagh de thermodynamics, ris an canar cuideachd prionnsapal glèidhteachas lùth, ag ràdh nach eil lùth air a chruthachadh no air a sgrios, chan eil e air a thionndadh ach gu seòrsa lùth eile, no tha e air a ghluasad bho aon nì gu rud eile. Mar sin chan eil an lùth iomlan anns a ’chruinne-cè ag atharrachadh.

Tha a ’chiad lagh air a choileanadh ann an“ a h-uile rud ”, tha lùth air a ghluasad agus air a chruth-atharrachadh gu leantainneach, mar eisimpleir, ann an cuid de dh’ innealan dealain, leithid measgairean agus measgachaidhean, tha lùth dealain air a thionndadh gu lùth meacanaigeach agus teirmeach, ann am bodhaig an duine bidh iad ag atharrachadh a ’cheimig lùth bìdh a tha air a shlugadh a-steach do lùth cineatach nuair a tha an corp a ’gluasad, no eisimpleirean eile mar an fheadhainn a chithear ann am figear 5.

Eisimpleirean de chruth-atharrachaidhean lùth taobh a-staigh laghan teirmmodynamics.

Co-aontar a ’chiad lagh de thermodynamics:

Tha co-aontar a ’chiad lagh taobh a-staigh prionnsapalan teirmodynamic a’ cur an cèill an cothromachadh a dh ’fheumas a bhith eadar na diofar sheòrsaichean lùth ann am pròiseas sònraichte. Bho, ann an siostaman dùinte [1], chan urrainnear na h-iomlaidean lùtha a thoirt seachad ach le gluasad teas, no leis an obair a chaidh a dhèanamh (leis no air an t-siostam) tha e air a dhearbhadh gu bheil atharrachadh lùth siostam co-ionann ris an t-suim de gluasadan lùth tro teas agus tro obair. Faic figear 6.

Cothromachadh lùth airson siostaman dùinte air a mhìneachadh ann am prionnsapalan teirmodynamic.

Leis gu bheil na lùths air a bheilear a ’beachdachadh sa chothromachadh lùtha seo mar lùth cineatach, lùth a dh’fhaodadh a bhith ann agus lùth a-staigh [1], tha an cothromachadh lùtha airson siostaman dùinte fhathast mar a chithear ann am figear 7.

  • (Ec) Lùth cinneachail, mar thoradh air gluasad bodhaig;
  • (Ep) Cumhachd a dh'fhaodadh a bhith ann, air sgàth suidheachadh bodhaig ann an raon grabhataidh;
  • (OR) Lùth a-staigh, mar thoradh air na tabhartasan microscopach de lùth cineatach agus comas moileciuilean bodhaig a-staigh.
Cothromachadh lùth airson siostaman dùinte

Eacarsaich 1.

Ann an soitheach ròin tha stuth, le lùth tùsail de 10 kJ. Tha an stuth air a phiobrachadh le propeller a bhios a ’dèanamh obair 500 J, fhad‘ s a bhios stòr teas a ’gluasad 20 kJ teas chun stuth. A bharrachd air an sin, tha 3kJ de theas air a leigeil a-mach don adhar tron ​​phròiseas. Obraich a-mach lùth deireannach an stuth. Faic figear 8.

Aithris eacarsaich thermodynamic
Fuasgladh:

Ann am figear 9 chì thu an teas a chuir an stòr teas ris, a thathas a ’meas mar“ deimhinneach ”leis gu bheil e a’ meudachadh lùth an stuth, an teas a thèid a leigeil a-mach don adhar, àicheil bhon a lùghdaicheas e lùth an stuth, agus an bha obair an propeller, a mheudaich an lùth na chomharra adhartach.

Dòigh-obrach - cleachdadh laghan teirmmodynamic

Ann am figear 10 tha an cothromachadh lùtha air a thaisbeanadh, a rèir a ’chiad lagh de thermodynamics agus gheibhear lùth deireannach an stuth.

Solution - Eacarsaich thermodynamics

An dàrna lagh de thermodynamics

Tha grunn aithrisean ann mun dàrna lagh de thermodynamics: Aithris air Planck-Kelvin, Clausius, Carnot. Tha gach fear dhiubh a ’nochdadh taobh eadar-dhealaichte den dàrna lagh. San fharsaingeachd tha an dàrna lagh de thermodynamics a ’postadh:

  • Stiùireadh phròiseasan teirmmodynamic, neo-chunbhalachd uinneanan corporra.
  • Èifeachdas innealan teirmeach.
  • Cuir a-steach an togalach "entropy".

Stiùireadh phròiseasan teirmodynamic:

Gu neo-eisimeileach ann an nàdar, bidh lùth a ’sruthadh no air a ghluasad bhon stàit lùth as àirde chun stàit lùth as ìsle. Bidh teas a ’sruthadh bho chuirp teth gu cuirp fuar agus chan ann an taobh eile. Faic figear 11.

Pròiseasan do-atharrachail taobh a-staigh laghan agus prionnsapalan teirmodynamic.

Èifeachdas no coileanadh teirmeach:

A rèir a ’chiad lagh de thermodynamics, chan eil lùth air a chruthachadh no air a sgrios, ach faodar a chruth-atharrachadh no a ghluasad. Ach anns a h-uile gluasad no cruth-atharrachadh lùth chan eil mòran dheth feumail airson obair a dhèanamh. Mar a thèid lùth a ghluasad no atharrachadh, tha pàirt den chiad lùth air a leigeil ma sgaoil mar lùth teirmeach: lùth a ’crìonadh, a’ call càileachd.

Ann an cruth-atharrachadh lùth sam bith, tha an lùth a gheibhear an-còmhnaidh nas lugha na an lùth a thèid a thoirt seachad. Is e èifeachdas teirmeach an uiread teas bhon stòr a tha air a thionndadh gu obair, an co-mheas eadar an lùth feumail a gheibhear agus an lùth a gheibhear ann an cruth-atharrachadh. Faic figear 12.

An dàimh eadar an lùth feumail a gheibhear agus an lùth a gheibhear ann an cruth-atharrachadh

Inneal Teirmeach no Inneal Teas:

Is e inneal a th ’anns an inneal teirmeach a bhios gu ìre ag atharrachadh teas gu obair no lùth meacanaigeach, airson a bheil e feumach air stòr a bheir seachad teas aig teòthachd àrd.

Ann an innealan teirmeach thathas a ’cleachdadh stuth mar bhalbhag uisge, èadhar no connadh. Bidh an stuth a ’dol tro shreath de dh’ atharrachaidhean thermodynamic ann an dòigh rothachail, gus an urrainn don inneal obrachadh gu leantainneach.

Eacarsaich 2.

Bidh einnsean carbaid bathair a ’toirt a-mach teas losgaidh le bhith a’ losgadh gasoline. Airson gach cearcall den einnsean, tha an teas 5 kJ air a thionndadh gu 1kJ de obair meacanaigeach. Dè cho èifeachdach sa tha an motair? Dè an teas a thèid a leigeil ma sgaoil airson gach cuairt den einnsean? Faic figear 13

Eacarsaich thermodynamics
Fuasgladh:
Àireamhachd èifeachdais

Gus dearbhadh dè an teas a chaidh a leigeil a-mach, thathas a ’gabhail ris gu bheil an obair lìon ann an innealan teirmeach co-ionann ris an gluasad teas glan chun t-siostam. Faic figear 14.

Obrachadh a-mach teas sgudail

Entropy:

Is e entropy an ìre air thuaiream no eas-òrdugh ann an siostam. Tha entropy ga dhèanamh comasach tomhas a dhèanamh air a ’phàirt den lùth nach gabh a chleachdadh gus obair a dhèanamh, is e sin, tha e ga dhèanamh comasach tomhas a dhèanamh air neo-chunbhalachd pròiseas teirmmodynamic.

Bidh gach gluasad lùth a thachras a ’meudachadh entropy na cruinne agus a’ lughdachadh na tha de lùth cleachdaidh ri fhaighinn airson obair a dhèanamh. Thèid pròiseas teirmmodynamic sam bith air adhart ann an stiùireadh a tha a ’meudachadh entropy iomlan na cruinne. Faic figear 15.

Entropy

3mh Lagh Thermodynamics

An treas lagh de thermodynamics no Nerst Postulate

Tha an treas lagh de thermodynamics co-cheangailte ri teòthachd agus fuarachadh. Tha e ag ràdh gu bheil entropy siostam aig neoni iomlan seasmhach cinnteach. Faic figear 16.

Is e neoni iomlan an teothachd as ìsle fo nach eil tomhas nas ìsle ann, is e as fhuaire a dh ’fhaodas corp a bhith. Is e neoni iomlan 0 K, co-ionann ri -273,15 ºC.

An treas lagh de thermodynamics

Co-dhùnadh

Tha ceithir phrionnsapalan teirmodynamic ann. Anns a ’phrionnsapal neoni tha e air a dhearbhadh gu bheil co-chothromachd teirmeach a’ tachairt nuair a tha dà chorp no barrachd aig an aon teòthachd.

Tha a ’chiad lagh de thermodynamics a’ dèiligeadh ri glèidhteachas lùth eadar pròiseasan, fhad ‘s a tha an dàrna lagh de thermodynamics a’ dèiligeadh ris an stiùireadh bhon entropaidh as ìsle chun an ìre as àirde, agus èifeachdas no coileanadh einnseanan teas a thionndaidheas teas gu obair.

Tha an treas lagh de thermodynamics co-cheangailte ri teòthachd agus fuarachadh, tha e ag ràdh gu bheil entropy siostam aig neoni iomlan seasmhach cinnteach.

Dreuchdan co-cheangailte

Fàg beachd

A %d blogairean mar seo: