Prensip tèrmodinamik
Pou konprann, nan yon fason fasil, mond lan lajè ak konplèks nan tèrmodinamik, li rekòmande yo ale etap pa etap kòmanse ak yon revizyon nan tèm debaz yo, yon entwodiksyon nan prensip tèrmodinamik, ak Lè sa a, etidye nan plis pwofondè lwa yo tèrmodinamik, ki jan yo yo eksprime matematikman ak aplikasyon li yo.
Avèk kat lwa yo nan tèrmodinamik (zewo lwa, premye lwa, dezyèm lwa ak twazyèm lwa), li dekri ki jan transfè yo ak transfòmasyon nan enèji ant diferan sistèm travay; ke yo te baz la pou konprann anpil fenomèn fizik-chimik nan lanati.
Revizyon konsèp debaz yo
Nou envite ou wè atik la THERMODYNAMICS, kisa li ye ak aplikasyon li yo
Ou ka konplete enfòmasyon sa a ak atik la Pouvwa a nan lwa Watt a (Aplikasyon - Egzèsis) Pou kounye a NOU SUIV ...
Fòm enèji
Enèji, pwopriyete a nan kò yo transfòme tèt yo pa modifye sitiyasyon yo oswa eta a, vini nan anpil fòm, tankou enèji sinetik, enèji potansyèl ak enèji entèn nan kò yo. Gade figi 1.
Travay
Li se pwodwi a nan yon fòs ak deplasman, tou de mezire nan menm direksyon an. Pou kalkile travay la, yo itilize eleman fòs ki paralèl ak deplasman objè a. Travay la mezire an Nm, Joule (J), ft.lb-f, oswa BTU. Gade figi 2.
Chalè (Q)
Transfè nan enèji tèmik ant de kò ki nan tanperati diferan, epi li sèlman rive nan sans ke tanperati a diminye. Chalè mezire an Joule, BTU, liv-pye, oswa an kalori. Gade figi 3.
Prensip tèrmodinamik
Zewo Lwa - Zewo Prensip
Lwa a zewo nan thermodynamics eta yo ke si de objè, A ak B, yo nan ekilib tèmik youn ak lòt, ak objè A se nan ekilib ak yon twazyèm objè C, Lè sa a, objè B se nan ekilib tèmik ak objè C. Ekilib la tèmik rive lè de oswa plis kò yo nan menm tanperati a. Gade figi 4.
Lwa sa a konsidere kòm yon lwa debaz sou tèrmodinamik. Li te postila kòm "Zewo Lwa" nan 1935, depi li te postila apre premye ak dezyèm lwa tèrmodinamik yo te fè.
1ye lwa nan tèrmodinamik (Prensip konsèvasyon enèji)
Deklarasyon Premye Lwa Thermodynamique:
Premye lwa tèrmodinamik la, ke yo rele tou prensip konsèvasyon enèji, deklare ke enèji pa kreye oswa detwi, li transfòme sèlman nan yon lòt kalite enèji, oswa li transfere nan yon objè a yon lòt. Se konsa, kantite total enèji nan linivè a pa chanje.
Premye lwa a rive vre nan "tout bagay", enèji transfere ak transfòme kontinyèlman, pou egzanp, nan kèk aparèy elektrik, tankou mixers ak blenndè, enèji elektrik transfòme an enèji mekanik ak tèmik, nan kò imen an yo transfòme chimik la enèji nan manje ki enjere nan enèji sinetik lè kò a an mouvman, oswa lòt egzanp tankou sa yo montre nan figi 5.
Ekwasyon nan lwa a Premye nan tèrmodinamik:
Ekwasyon premye lwa ki nan prensip tèrmodinamik yo eksprime balans ki dwe egziste ant diferan kalite enèji nan yon pwosesis yo bay la. Depi, nan sistèm fèmen [1], echanj enèji yo ka bay sèlman pa transfè chalè, oswa pa travay la fè (pa oswa sou sistèm lan), li etabli ke varyasyon enèji nan yon sistèm ki egal a sòm total la nan transfè enèji nan chalè ak nan travay. Gade figi 6.
Lè ou konsidere ke enèji yo konsidere nan balans enèji sa a se enèji sinetik, enèji potansyèl ak enèji entèn [1], balans enèji pou sistèm fèmen yo rete jan yo montre nan figi 7.
- (ec) Enèji sinetik, akòz mouvman yon kò;
- (ep) Enèji potansyèl, akòz pozisyon yon kò nan yon jaden gravitasyonèl;
- (OSWA) Entèn enèji, akòz kontribisyon mikwoskopik enèji sinetik ak potansyèl molekil entèn nan yon kò.
Egzèsis 1.
Yon veso ki sele gen yon sibstans, ak yon premye enèji 10 kJ. Sibstans la brase ak yon propele ki fè 500 J travay, pandan ke yon sous chalè transfere 20 kJ nan chalè sibstans la. Anplis de sa, 3kJ nan chalè lage nan lè a pandan pwosesis la. Detèmine enèji final sibstans lan. Gade figi 8 la.
Solisyon:
Nan figi 9 ou ka wè chalè ki ajoute nan sous chalè a, ki konsidere kòm "pozitif" depi li ogmante enèji sibstans lan, chalè ki lage nan lè a, negatif depi li diminye enèji sibstans lan, epi travay nan pwopilsè a, ki ogmante enèji a te pran yon siy pozitif.
Nan figi 10 yo prezante balans enèji a, dapre premye lwa tèrmodinamik la epi yo jwenn enèji final sibstans lan.
Dezyèm lwa nan tèrmodinamik
Gen plizyè deklarasyon dezyèm lwa tèrmodinamik la: Deklarasyon Planck-Kelvin, Clausius, Carnot. Chak nan yo montre yon aspè diferan nan dezyèm lwa a. An jeneral dezyèm lwa tèrmodinamik la postila:
- Direksyon an nan pwosesis tèrmodinamik, irevèrsibl nan fenomèn fizik.
- Efikasite nan machin tèmik.
- Antre nan pwopriyete "entropi la".
Direksyon nan pwosesis tèrmodinamik:
Espontaneman nan lanati, enèji ap koule oswa transfere nan eta enèji ki pi wo a nan eta enèji ki pi ba a. Chalè ap koule soti nan kò cho nan kò frèt epi yo pa nan lòt fason alantou. Gade figi 11.
Efikasite oswa pèfòmans tèmik:
Selon premye lwa tèrmodinamik la, enèji pa kreye ni detwi, men li ka transfòme oswa transfere. Men, nan tout transfè enèji oswa transfòmasyon yon kantite lajan li pa itil pou fè travay. Kòm enèji transfere oswa transfòme, se yon pati nan enèji inisyal la lage kòm enèji tèmik: enèji degrade, pèdi bon jan kalite.
Nan nenpòt transfòmasyon enèji, kantite enèji ou jwenn toujou mwens pase enèji apwovizyone a. Efikasite tèmik se kantite chalè ki soti nan sous ki konvèti nan travay, rapò ant enèji itil yo jwenn ak enèji apwovizyone nan yon transfòmasyon. Gade figi 12.
Tèmik machin oswa machin chalè:
Machin nan tèmik se yon aparèy ki pasyèlman konvèti chalè nan travay oswa enèji mekanik, pou sa li mande pou yon sous ki founi chalè nan tanperati ki wo.
Nan machin tèmik yo itilize yon sibstans tankou vapè dlo, lè oswa gaz. Sibstans la sibi yon seri de transfòmasyon thermodynamic nan yon fason siklik, se konsa ke machin nan ka opere kontinyèlman.
Egzèsis 2.
Motè yon machin kago pwodui chalè nan combustion pa boule gazolin. Pou chak sik nan motè a, chalè a nan 5 kJ konvèti nan 1kJ nan travay mekanik. Ki efikasite motè a? Konbyen chalè ki lage pou chak sik motè a? Gade figi 13
Solisyon:
Pou detèmine chalè a lage, li sipoze ke nan machin tèmik travay la nèt ki egal a transfè a chalè nèt nan sistèm lan. Gade figi 14.
Antropi:
Antropi se degre owaza oswa maladi nan yon sistèm. Antropi fè li posib pou quantifier pati nan enèji ki pa ka itilize pou pwodwi travay, se sa ki, li fè li posib pou quantifier irevèrsibilite nan yon pwosesis tèrmodinamik.
Chak transfè enèji ki fèt ogmante entropi linivè a epi redwi kantite enèji ki ka itilize pou fè travay. Nenpòt pwosesis tèrmodinamik ap kontinye nan yon direksyon ki ogmante entropi total linivè a. Gade figi 15.
3yèm lwa nan tèrmodinamik
Twazyèm lwa nan tèrmodinamik oswa Nerst Postulate
Twazyèm lwa tèrmodinamik la gen rapò ak tanperati ak refwadisman. Li deklare ke entropi a nan yon sistèm nan zewo absoli se yon konstan definitif. Gade figi 16.
Absoli zewo se tanperati ki pi ba a anba ki pa gen yon mezi ki pi ba, li se pi frèt ke yon kò kapab. Absoli zewo se 0 K, ekivalan a -273,15 ºC.
Konklizyon
Gen kat prensip tèrmodinamik. Nan prensip la zewo li etabli ke ekilib tèmik rive lè de oswa plis kò yo nan menm tanperati a.
Premye lwa nan tèmodinamik kontra ak konsèvasyon nan enèji ant pwosesis, pandan y ap lwa nan dezyèm nan tèmodinamik kontra ak direktivite a soti nan pi ba a pi wo entropi, ak efikasite nan oswa pèfòmans nan motè chalè ki konvèti chalè nan travay.
Twazyèm lwa tèrmodinamik la gen rapò ak tanperati ak refwadisman, li deklare entropi yon sistèm nan zewo absoli se yon konstan definitif.