Негізгі электрТехнология

Термодинамика, ол не және оның қолданылуы

Термодинамика - бұл энергияны зерттеуге негізделген ғылым. Термодинамикалық процестер күнделікті өмірде, үйде, өндірісте, энергияның өзгеруімен жүреді, мысалы, кондиционер жабдықтарында, тоңазытқыштарда, машиналарда, қазандықтарда және басқаларында. Осыдан термодинамикалық қасиеттер мен энергияның сапасы мен байланысын орнататын төрт негізгі заңға негізделген Термодинамиканы зерттеудің маңызы зор.

Термодинамиканың заңдылықтарын оңай түсіну үшін төменде келтірілген кейбір негізгі ұғымдардан бастау керек, мысалы, энергия, жылу, температура және басқалар.

Сізді мақаланы көруге шақырамыз Ватт заңының күші (қолданбалар - жаттығулар)

Ватт заңының күші (қосымшалар - жаттығулар) мақаласының мұқабасы
citeia.com

Термодинамика

Біраз тарих:

Термодинамика процестердегі энергияның алмасуы мен түрленуін зерттейді. 1600 жылдардың өзінде Галилео шыны термометрді және сұйықтық тығыздығы мен оның температурасының байланысын ойлап тауып, осы салада зерттеулер жүргізе бастады.

Өнеркәсіптік төңкеріспен жылу, жұмыс және отынның энергиясы арасындағы байланысты білу, сондай-ақ термодинамиканы оқу ғылымы ретінде дамып келе жатқан бу машиналарының жұмысын жақсарту үшін 1697 жылдан бастап Томас Сэверидің бу машинасынан бастап зерттеулер жүргізіледі. . Термодинамиканың бірінші және екінші заңдары 1850 ж. Орнатылды. Бұл ғылымның дамуына көптеген ғалымдар Джоуль, Кельвин, Клаузиус, Больцман, Карно, Клапейрон, Гиббс, Максвелл және басқалар үлес қосты, «Термодинамика».

Термодинамика дегеніміз не?

Термодинамика - энергетикалық түрленулерді зерттейтін ғылым. Бастапқыда жылуды қуатқа айналдыру жолдары зерттелгендіктен, бу машиналарында грек сөздері «термос» және «динамис» осы жаңа ғылымды атау үшін қолданылып, «термодинамика» сөзін құраған. 1 суретті қараңыз.

Термодинамика сөзінің шығу тегі
citeia.com (сурет 1)

Термодинамикалық қосымшалар

Термодинамиканың қолдану аймағы өте кең. Энергияның трансформациясы адам ағзасынан тағамды сіңіре отырып, көптеген өндірістік процестерге, өнім өндіруге дейін жүреді. Үйлерде термодинамика үтіктерге, су жылытқыштарға, кондиционерлерге және басқаларына қолданылатын құрылғылар бар. Термодинамиканың принциптері электр станциялары, автомобильдер мен зымырандар сияқты әр түрлі салаларда қолданылады. 2 суретті қараңыз.

Термодинамиканың кейбір қолданылуы
citeia.com (сурет 2)

Негіздері Термодинамика

Энергия (E)

Кез-келген материалдық немесе материалдық емес дененің немесе жүйенің оның жағдайын немесе күйін өзгерту арқылы түрлендіруге болатын қасиеті. Ол сонымен бірге материяны қозғау мүмкіндігі немесе қабілеті ретінде анықталады. 3 суретте сіз кейбір энергия көздерін көре аласыз.

Энергия көздері
citeia.com (сурет 3)

Энергия түрлері

Энергия әртүрлі нысандарда болады, мысалы жел, электр, механикалық, атом энергиясы және басқалар. Термодинамиканы зерттеу кезінде денелердің кинетикалық энергиясы, потенциалдық энергиясы және ішкі энергиясы қолданылады. Кинетикалық энергия (Ec) жылдамдықпен, потенциалдық энергия (Ep) биіктігімен және ішкі энергия (U) ішкі молекулалардың қозғалуымен байланысты. 4 суретті қараңыз.

Термодинамикадағы кинетикалық, потенциал және ішкі энергия.
citeia.com (сурет 4)

Жылу (Q):

Жылу энергиясын әр түрлі температурада болатын екі дене арасында тасымалдау. Жылу Джоульмен, BTU-мен, фунт-футпен немесе калориямен өлшенеді.

Температура (T):

Бұл кез-келген материалдық объектіні құрайтын атомдардың немесе молекулалардың кинетикалық энергиясының өлшемі. Ол заттың ішкі молекулаларының, оның жылу энергиясының қозу дәрежесін өлшейді. Молекулалардың қозғалысы неғұрлым көп болса, соғұрлым температура жоғарылайды. Ол Цельсий, Кельвин, Ранкин немесе Фаренгейт градусымен өлшенеді. 5-суретте кейбір температуралық шкалалар арасындағы эквиваленттік берілген.

Кейбір салыстырулар мен температуралық шкалалар.
citeia.com (сурет 5)

Термодинамикалық принциптер

Термодинамикадағы энергия түрлендірулерін зерттеу төрт заңға негізделген. Бірінші және екінші заңдар энергияның сапасы мен санына байланысты; ал үшінші және төртінші заңдар термодинамикалық қасиеттерге (температура және энтропия) байланысты. 6 және 7 суреттерді қараңыз.

Термодинамикадағы энергияға қатысты заңдар.
citeia.com (сурет 6)

Термодинамиканың бірінші заңы:

Бірінші заң энергияны сақтау принципін бекітеді. Энергия бір денеден екінші денеге ауысуы немесе басқа энергия түріне ауысуы мүмкін, бірақ ол әрдайым сақталады, сондықтан энергияның жалпы мөлшері әрдайым тұрақты болып қалады.

Термодинамикалық қасиеттерге байланысты заңдар
citeia.com (сурет 7)

Сырғанау пандусы энергияны сақтау заңының жақсы мысалы болып табылады, мұнда энергия жасалмайтыны немесе жойылмайтындығы, бірақ энергияның басқа түріне ауысатындығы анықталған. 8-суреттегідей коньки тебуші үшін тек тартылыс күші әсер етсе, бізге:

  • 1-позиция: Коньки тебуші пандустың жоғарғы жағында болған кезде, ол бойындағы биіктікке байланысты ішкі энергияға және потенциалдық энергияға ие, бірақ ол қозғалыссыз болғандықтан оның кинетикалық энергиясы нөлге тең (жылдамдық = 0 м / с).
  • 2-позиция: Коньки тебуші пандуспен сырғана бастаған кезде биіктігі төмендейді, ішкі энергия мен потенциалдық энергия азаяды, бірақ оның кинетикалық энергиясы өседі, өйткені оның жылдамдығы өседі. Энергия кинетикалық энергияға айналады. Коньки тебуші пандустың ең төменгі нүктесіне жеткенде (2-позиция) оның потенциалдық энергиясы нөлге тең (биіктігі = 0м), ал пандусқа қарай саяхаттағанда ол ең жоғары жылдамдыққа ие болады.
  • 3-позиция: Пандус көтерілген кезде коньки тебуші жылдамдықты жоғалтады, оның кинетикалық энергиясы төмендейді, бірақ бой көтерген сайын ішкі энергия, ал потенциалдық энергия өседі.
Термодинамикада энергияның сақталуы.
citeia.com (сурет 8)

Термодинамиканың екінші заңы:

Екінші заң энергияның «сапасына» байланысты, энергияны түрлендіруді және / немесе беруді оңтайландыруда. Бұл заң нақты процестерде энергия сапасының төмендеу тенденциясы бар екенін анықтайды. «Энтропия» термодинамикалық қасиетінің анықтамасы енгізілген. Екінші заңның тұжырымдамаларында, егер процесс орын алуы мүмкін болса және болмай қалса, бірінші заң сақтала берсе де, ол белгіленеді. 9 суретті қараңыз.

Жылу беру сезімі.
citeia.com (сурет 9)

Нөл заңы:

Нөлдік заң, егер үштен бірімен тепе-теңдіктегі екі жүйе, олар бір-бірімен тепе-теңдікте болады дейді. Мысалы, 10-сурет үшін егер А С-мен, ал С В-мен жылу тепе-теңдігінде болса, А В-мен тепе-теңдікте болады.

Термодинамиканың нөлдік заңы
citeia.com (сурет 10)

Т-тің басқа түсініктеріэрмодинамика

Жүйе

Ғаламның қызығушылық тудыратын немесе зерттейтін бөлігі. 11-суреттегі кофе шыныаяқ үшін «жүйе» - бұл жылу энергиясының берілуін зерттеуге болатын шыныаяқтың (кофенің) мазмұны. 12 суретті қараңыз. [4]

Термодинамикалық жүйенің жүйесі, шекарасы және ортасы.
citeia.com (сурет 11)

Қоршаған орта

Бұл зерттелетін жүйеге сыртқы ғаламның қалған бөлігі. 12-суретте кофе шыныаяғы кофені (жүйені) қамтитын «шекара» болып саналады, ал кеседен (шекарадан) тыс нәрсе жүйенің «қоршаған ортасы» болып табылады.

Термодинамикалық тепе-теңдікті түсіндіретін термодинамикалық жүйе.
citeia.com (сурет 12)

Термодинамикалық тепе-теңдік

Жүйенің қасиеттері жақсы анықталған және уақыт бойынша өзгермейтін күй. Жүйе тепе-теңдікті, механикалық тепе-теңдікті және химиялық тепе-теңдікті ұсынғанда, ол «термодинамикалық тепе-теңдікте» болады. Тепе-теңдікте жүйе өзінің күйін өзгерте алмайды, егер оған сыртқы агент әсер етпесе. 13 суретті қараңыз.

Термодинамикалық тепе-теңдік
citeia.com (сурет 13)

Қабырға

Жүйелер арасындағы өзара әрекеттесуге мүмкіндік беретін немесе алдын алатын тұлға. Егер қабырға заттың өтуіне мүмкіндік берсе, ол өткізгіш қабырға деп аталады. Адиабаталық қабырға дегеніміз - екі жүйе арасында жылу алмасуға мүмкіндік бермейтін қабырға. Қабырға жылу энергиясын беруге мүмкіндік берген кезде оны диатермиялық қабырға деп атайды. 14 суретті қараңыз.

Термодинамикалық жүйенің қабырғасы
citeia.com (14 сурет)

ҚОРЫТЫНДЫ

Энергия - бұл затты қозғау қабілеті. Мұны оның жағдайын немесе күйін өзгерту арқылы өзгертуге болады.

Термодинамика - бұл процестердегі энергияның алмасуы мен өзгеруін зерттейтін ғылым. Термодинамикадағы энергия түрлендірулерін зерттеу төрт заңға негізделген. Бірінші және екінші заңдар энергияның сапасы мен санына байланысты; ал үшінші және төртінші заңдар термодинамикалық қасиеттерге (температура және энтропия) қатысты.

Температура дегеніміз - денені құрайтын молекулалардың қозу дәрежесінің өлшемі, ал жылу дегеніміз - әртүрлі температурада болатын екі дене арасындағы жылу энергиясының берілуі.

Термодинамикалық тепе-теңдік жүйе бір уақытта жылу тепе-теңдігінде, механикалық тепе-теңдікте және химиялық тепе-теңдікте болған кезде болады.

Алғыс хат: Осы мақаланы әзірлеу үшін біз кеңестерге ие болдық Ингл. Марисол Пино, өндірістік аспаптар және басқару жөніндегі маман.