Termodinamika, apa sejatine lan aplikasi

Thermodinamika minangka ilmu adhedhasar pasinaon energi. Proses termodinamika kedadeyan saben dinane, ing omah, ing industri, kanthi transformasi energi, kayata ing peralatan AC, kulkas, mobil, ketel, lan liya-liyane. Mula pentinge panelitian babagan Termodinamika, adhedhasar papat hukum dhasar sing netepake sesambungan antarane kualitas lan jumlah energi, lan sifat termodinamika.

Kanggo ngerti hukum Thermodinamika, kanthi cara sing gampang, kudu diwiwiti saka sawetara konsep dhasar sing kapacak ing ngisor iki, kayata energi, panas, suhu, lan liya-liyane.

Kita ngajak sampeyan ndeleng artikel kasebut Kekuwatan Hukum Watt (Aplikasi - Olahraga)

Termodinamika

Sawetara sejarah:

Thermodinamika nyinaoni pertukaran lan transformasi energi ing proses. Wis ing taun 1600-an, Galileo wiwit nindakake pasinaon ing wilayah iki, kanthi panemuan thermometer kaca, lan hubungan kerapatan cairan lan suhu.

Kanthi revolusi industri, panliten ditindakake kanggo ngerteni sesambungan antarane panas, kerja lan energi bahan bakar, uga kanggo ningkatake kinerja mesin uap, termodinamika sing muncul minangka ilmu panelitian, wiwit taun 1697 karo mesin uap Thomas Savery . Undhang-undhang termodinamika pisanan lan nomer loro didegake ing taun 1850. Akeh ilmuwan kayata Joule, Kelvin, Clausius, Boltzmann, Carnot, Clapeyron, Gibbs, Maxwell, lan liya-liyane, nyumbang kanggo pangembangan ilmu iki, "Thermodynamics."

Apa termodinamika?

Thermodinamika minangka ilmu sing nyinaoni transformasi energi. Wiwit wiwitan, diteliti babagan cara ngowahi panas dadi tenaga, ing mesin uap, tembung Yunani "termos" lan "dinamis" digunakake kanggo menehi jeneng ilmu anyar iki, dadi tembung "termodinamika". Deleng gambar 1.

Aplikasi Termodinamika

Area aplikasi termodinamika wiyar banget. Transformasi energi ana ing pirang-pirang proses saka awak manungsa, kanthi pencernaan panganan, dadi akeh proses industri kanggo produksi produk. Ing omah uga ana piranti sing nggunakake termodinamika kanggo wesi, pemanas banyu, AC, lan liya-liyane. Prinsip termodinamika uga ditrapake ing macem-macem bidang, kayata ing pembangkit listrik, mobil, lan roket. Deleng gambar 2.

Dhasar saka Termodinamika

Energi (E)

Properti bahan utawa sistem utawa materi non-materi sing bisa diowahi kanthi ngowahi kahanan utawa negara. Iki uga ditegesi minangka potensial utawa kemampuan kanggo mindhah prakara. Ing gambar 3 sampeyan bisa ndeleng sawetara sumber energi.

Wangun energi

Energi kalebu macem-macem, kayata angin, listrik, mekanik, energi nuklir, lan liya-liyane. Ing panaliten termodinamika, energi kinetik, energi potensial lan energi internal awak digunakake. Energi kinetik (Ec) gegandhengan karo kacepetan, energi potensial (Ep) kanthi dhuwur lan energi internal (U) kanthi gerakan molekul internal. Deleng gambar 4.

Panas (Q):

Transfer energi termal ing antarane rong awak sing beda-beda ing suhu. Panas diukur ing Joule, BTU, kaki pon, utawa kalori.

Suhu (T):

Iki minangka ukuran energi kinetik atom utawa molekul sing nggawe obyek material. Iki ngukur tingkat agitasi molekul internal obyek, energi termal. Gerakan molekul luwih gedhe, suhure luwih dhuwur. Iki diukur kanthi derajat Celcius, derajat Kelvin, derajat Rankine, utawa derajat Fahrenheit. Ing gambar 5, ditampilake kesetaraan ing antarane sawetara skala suhu.

Prinsip Termodinamika

Sinau babagan transformasi energi ing termodinamika adhedhasar papat ukum. Undhang-undhang pisanan lan nomer loro ana gandhengane karo kualitas lan jumlah energi; dene undang-undang nomer telu lan kaping papat ana hubungane karo sifat termodinamika (suhu lan entropi). Deleng gambar 6 lan 7.

Hukum Termodinamika Pertama:

Undhang-undhang pisanan nggawe prinsip konservasi energi. Energi bisa ditransfer saka siji awak menyang awak liyane, utawa diowahi dadi bentuk energi liyane, nanging tetep bisa dijogo, mula jumlah energi kasebut tetep tetep tetep.

Tanjakan skating minangka conto sing apik saka Hukum Konservasi energi, sing ditemokake yen energi ora digawe utawa dirusak, nanging malih dadi jinis energi liyane. Kanggo skater kaya ing gambar 8, yen mung pengaruh gaya gravitasi, kita kudu:

• Posisi 1: Nalika skater ana ing sisih ndhuwur dalan, dheweke duwe energi internal lan energi potensial amarga dhuwur sing ana, nanging energi kinetik nol amarga dheweke ora gerak (kacepetan = 0 m / s).
• Posisi 2: Nalika skater wiwit mudhun ing dalan, dhuwure mudhun, nyuda energi internal lan energi potensial, nanging nambah energi kinetik, amarga laju mundhak. Energi kasebut diowahi dadi energi kinetik. Nalika skater tekan titik paling ngisor ramp (posisi 2), energi potensial nol (dhuwur = 0m), nalika entuk kecepatan paling dhuwur sajrone lelungan mudhun ing dalan.
• Posisi 3: Nalika ramp mundhak, skater ilang kacepetan, nyuda energi kinetik, nanging energi internal mundhak, lan energi potensial, nalika nambah dhuwur.

Hukum termodinamika nomer loro:

Ukum nomer loro ana gandhengane karo "kualitas" energi, ing optimalisasi konversi lan / utawa transmisi energi. Undhang-undhang iki nemtokake manawa ing proses nyata kualitas energi cenderung mudhun. Definisi properti termodinamika "entropi" dikenalake. Ing pratelan saka undhang-undhang nomer loro, ditetepake nalika proses bisa kedadeyan lan nalika ora bisa, sanajan angger-anggering Toret kaping pisanan tetep tundhuk. Deleng gambar 9.

Hukum Nol:

Undhang-undhang nul negesake yen yen loro sistem ing keseimbangan karo sing katelu, padha karo keseimbangane liyane. Contone, kanggo Gambar 10, yen A ana ing keseimbangan termal karo C, lan C ana ing keseimbangan termal karo B, mula A ana ing keseimbangan termal karo B.

Konsep liyane saka Termodinamika

Sistem

Bagéan alam semesta sing narik minat utawa kajian. Kanggo tuwung kopi ing Gambar 11, "sistem" minangka isi cangkir (kopi) ing endi transfer energi termal bisa ditliti. Deleng gambar 12. [4]

Lingkungan

Minangka sisa alam semesta sing ana ing njaba sistem sing ditliti. Ing Gambar 12, cangkir kopi dianggep "wates" sing ngemot kopi (sistem) lan apa sing ana ing njaba cangkir (wates) yaiku "lingkungan" sistem kasebut.

Keseimbangan Termodinamika

Negara sing sifat sistem kasebut wis ditemtokake kanthi apik lan ora beda-beda gumantung karo wektu. Nalika sistem nyedhiyakake keseimbangan termal, keseimbangan mekanik lan keseimbangan kimia, sistem kasebut ana ing "keseimbangan termodinamika". Ing keseimbangan, sistem ora bisa ngowahi negara kajaba agen eksternal sing tumindak. Deleng gambar 13.

Tembok

Entitas sing ngidini utawa nyegah interaksi ing antarane sistem. Yen tembok ngidini ngliwati zat, mesthine dadi tembok sing bisa ditembus. Tembok adiabatic yaiku tembok sing ora ngidini transfer panas ing antarane rong sistem. Nalika tembok ngidini transfer energi termal diarani tembok diathermic. Deleng gambar 14.

KESIMPULAN

Energi minangka kemampuan kanggo mindhah prakara. Iki bisa diowahi kanthi ngowahi kahanan utawa kahanane.

Thermodinamika minangka ilmu sing nyinaoni pertukaran lan transformasi energi ing proses. Sinau babagan transformasi energi ing termodinamika adhedhasar papat ukum. Undhang-undhang pisanan lan nomer loro ana gandhengane karo kualitas lan jumlah energi; dene undang-undang nomer telu lan kaping papat ana hubungane karo sifat termodinamika (suhu lan entropi).

Suhu minangka ukuran tingkat agitasi molekul sing mbentuk awak, dene panas minangka transfer energi termal ing antarane rong awak sing beda-beda ing suhu.

Keseimbangan termodinamika ana nalika sistem kasebut bebarengan ing keseimbangan termal, keseimbangan mekanik, lan keseimbangan kimia.

Cathetan matur nuwun: Kanggo pangembangan artikel iki, kita duwe pakurmatan amarga duwe saran saka Ing. Marisol Pino, Spesialis Instrumentasi dan Kontrol Industri.