Prensîbên Termodînamîk

Ji bo ku meriv bi rengek hêsan, cîhana fireh û tevlihev a Termodînamîkê fêmbike, pêşnîyar kirin ku gav bi gav bi venêrana termên bingehîn, pêşgotinek li prensîpên termodînamîk dest pê bikin, û dûv re jî bi kûrtirîn qanûnên termodînamîk, çawa ew bi matematîkî têne vegotin. û sepandinên wê.

Bi çar qanûnên termodînamîkê (qanûna sifir, qanûna yekem, qanûna duyemîn û qanûna sêyemîn), tê vegotin ka çawa veguherîn û veguherînên enerjiyê di navbera pergalên cûda de dixebitin; bûne bingeha têgihiştina gelek diyardeyên fîzîkî-kîmyewî yên xwezayê.

Review of têgehên bingehîn

Em we vedixwînin ku gotarê bibînin THERMODYNAMICS, ew çi ye û serîlêdanên wê

Hûn dikarin vê agahdariyê bi gotarê re temam bikin Hêza Qanûna Watt (Serlêdan - Hînkar) Çimkî niha EM FANDIN ...

Formên enerjiyê

Enerjî, milkê laşan e ku xwe bi guherandina rewş an dewleta xwe vediguhêzin, di gelek forman de tê, wekî enerjiya kînetîk, enerjiya potansiyel û enerjiya navxweyî ya laşan. Hejmara 1 bibînin.

Kar

Ew hilbera hêzek û jicîhûwarkirinê ye, her du jî di heman rêgezê de têne pîvandin. Ji bo hesabkirina xebatê, pêkhateya hêza ku paralel bi cîhkirina tiştê ve tê bikar anîn. Kar li Nm, Joule (J), ft.lb-f, an BTU tête pîvandin. Hejmara 2 bibînin.

Germ (Q)

Veguhestina enerjiya germî di navbera du laşên ku di germahiyên cûda de ne, û ew tenê di wateya ku germahî kêm dibe de pêk tê. Germahî li Joule, BTU, kîlo-ling, an jî bi kaloriyan tê pîvandin. Li jimara 3 binihêrin.

Prensîbên Termodînamîk

Zagona Zero - Prensîba Zero

Qanûna sifir a termodînamîkê dibêje ku heke du tişt, A û B, bi hevûdu re di hevsengiya germî de bin, û tişta A bi tiştê sêyemîn C re di hevsengiyê de be, wê hingê tişta B di hevsengiya germî de bi tiştê C. re ye dema ku du an zêdetir laş di heman germahiyê de bin. Hejmara 4 binihêrin.

Ev qanûn wekî qanûnek bingehîn a termodînamîkê tête hesibandin. Ew wekî "Zagona Zero" di 1935 de hate şandin, ji ber ku piştî qanûnên yekem û duyemîn ên termodînamîkê hatin çêkirin hate şandin.

1. Zagona Termodînamîkê (Prensîba parastina enerjiyê)

Daxuyaniya Zagona Yekem a Termodînamîkê:

Zagona yekem a termodînamîkê, ku wekî prensîba parastina enerjiyê jî tê zanîn, dibêje ku enerjî nayê afirandin an hilweşandin, ew tenê veguherîne celebek din a enerjiyê, an jî ew ji tiştê din tê veguheztin. Ji ber vê yekê tevahiya gerdûnê ya enerjiyê nayê guhertin.

Zagona yekem di "her tiştî" de tête cîbicîkirin, enerjî bi berdewamî tê veguheztin û veguheztin, bo nimûne, di hin alavên kehrebayî de, wekî mîkser û blender, enerjiya kehrebê veguherîne enerjiya mekanî û germî, di laşê mirov de ew kîmyewî têne veguheztin enerjiya xwarina ku dema laş tevdigere dikeve nav enerjiya kînetîk, an nimûneyên din ên wekî yên ku di jimar 5 de têne xuyang kirin.

Hevkêşeya Zagona Yekem a Termodînamîkê:

Hevkêşeya zagona yekem a di nav prensîbên termodînamîk de hevsengiya ku divê di pêvajoyek diyarkirî de di navbera celebên cuda yên enerjiyê de hebe îfade dike. Ji ber ku, di pergalên girtî de [1], danûstandinên enerjiyê tenê bi veguhastina germê, an jî bi xebata hatî çêkirin (ji hêla pergalê ve an li ser pergalê) dikare were dayîn, tê destnîşankirin ku guherîna enerjiyê ya pergalê wekheviya enerjiyê ye. bi germî û bi xebatê veguherîne. Hejmar 6 bibînin.

Bifikirin ku enerjiyên di vê hevsengiya enerjiyê de têne hesibandin enerjiya kînetîk, enerjiya potansiyel û enerjiya navxweyî ne [1], hevsengiya enerjiyê ji bo pergalên girtî wekî ku di jimare 7 de tê xuyan dimîne.

• (ec) Enerjiya kînetîk , ji ber tevgera laşek;
• (ep) Enerjiya Potansiyel, ji ber helwesta laşek di qada gravîtasyonê de;
• (AN) Enerjiya navxweyî, ji ber tevkariyên mîkroskopîk ên enerjiya kînetîk û potansiyel a molekulên hundirîn ên laşek.

Xebat 1.

Di konteynirek morkirî de madeyek heye, ku bi enerjiya destpêkê 10 kJ. Madd bi helîkatek ku 500 J kar dike tê tevlihevkirin, dema ku çavkaniyek germê 20 kJ germê vediguhêze madeyê. Wekî din, 3kJ germ di pêvajoyê de li hewa tê berdan. Enerjiya dawîn a madeyê diyar bikin. Hejmar 8 bibînin.

Solution:

Di jimare 9 de hûn dikarin germiya ku ji hêla çavkaniya germê ve hatî zêdekirin, ku "erênî" tête hesibandin, bibînin ji ber ku ew enerjiya madeyê, germa ku li hewa tê berdan zêde dibe, ji ber ku ew enerjiya madeyê kêm dike û karê pêlê, ku enerjiyê zêde kir nîşanek erênî girt.

Di jimara 10 de hevsengiya enerjiyê, li gorî qanûna yekem a termodînamîkê û enerjiya dawîn a madeyê tête peyda kirin.

Zagona duyemîn a termodînamîkê

Gelek gotinên qanûna duyemîn a termodînamîkê hene: Daxuyaniya Planck-Kelvin, Clausius, Carnot. Her yek ji wan aliyek cûda yê qanûna duyemîn nîşan dide. Bi gelemperî qanûna duyemîn a termodînamîkê wiha destnîşan dike:

• Riya pêvajoyên termodînamîk, bêvegerdana diyardeyên fîzîkî.
• Karîgeriya makîneyên termal.
• Têkevin milkê "entropî".

Riya pêvajoyên termodînamîk:

Di xwezayê de jixweber, enerjî ji rewşa enerjiya herî bilind ber bi enerjiya herî nizm ve diherike an jî tê veguheztin. Germahî ji laşên germ ber bi laşên sar ve diçe û ne berevajî vê yekê. Hejmar 11 bibînin.

Karûbar an performansa germî:

Li gorî qanûna yekem a termodînamîkê, enerjî ne tê afirandin û ne jî tê hilweşandin, lê ew dikare were veguheztin an veguheztin. Lê di hemî veguheztin an veguheztinên enerjiyê de mîqdarek jê ne feyde ye ku meriv karê bike. Dema ku enerjî tê veguheztin an veguherandin, beşek ji enerjiya destpêkê wekî enerjiya germî tê berdan: enerjî xera dibe, kalîteyê winda dike.

Di her veguherîna enerjiyê de, mîqdara enerjiya ku tê stendin her dem ji enerjiya tête peyda kirin kêmtir e. Karîgeriya termal mîqdara germê ya ji çavkaniya ku veguherîne kar, rêjeya di navbera enerjiya kêrhatî ya hatî stendin û enerjiya ku di veguherînekê de tête peyda kirin e. Hejmar 12 bibînin.

Maşîneya Germayî an Maşîna Germahiyê:

Makîneya termal amûrek e ku qismî germê vediguhêzîne kar an enerjiya mekanîkî, ji bo vê yekê jêderek hewce dike ku germahiyê di germahiya bilind de peyda dike.

Di makîneyên termal de madeyek wekî vapora avê, hewa an sotemenî tê bikar anîn. Madde bi rengek çerxî rêze veguherînên termodînamîkî derbas dike, da ku makîne berdewam kar bike.

Xebat 2.

Motora barkêşek bargiran bi şewitandina benzînê germê çêdike. Ji bo her çerxa motorê, germa 5 kJ tê veguheztin 1kJ xebata mekanîkî. Karîgeriya motorê çi ye? Ji bo her çerxa motorê çiqas germ derdikeve? Li jimare 13 binêrin

Solution:

Ji bo destnîşankirina germa derketî, tê texmîn kirin ku di makîneyên termalê de xebata nêt bi veguhastina germa net a pergalê re yeksan e. Hejmara 14-ê bibînin.

Entropî:

Entropî di pergalê de pileya bêserûberbûn an bêserûberiyê ye. Entropî gengaz dike ku beşek enerjiyê ya ku ji bo hilberîna kar nayê bikar anîn, hejmar bike, ango, ew gengaz dike ku veneguhêzkariya pêvajoyek termodînamîk hejmar bike.

Her veguhastina enerjiyê ya ku pêk tê entropyaya gerdûnê zêde dike û mîqyasa enerjiya bikêrhatî ya ku ji bo xebatê peyda dike kêm dike. Her pêvajoyek termodînamîk dê di rêgezek ku entropyiya tevahî ya gerdûnê zêde dike de pêş bikeve. Li jimara 15 binêrin.

3. Zagona Termodînamîkê

Zagona Sêyemîn a Termodînamîkê an Nerst Postulat

Zagona sêyemîn a termodînamîkê bi germahî û sarbûnê ve têkildar e. Ew diyar dike ku entropyiya pergalê di sifirê mutleq de domdariyek diyar e. Li jimara 16 binihêrin.

Sifira mutleq germahiya herî nizm e ku di binê wê de êdî pîvanek jêrîn tune, ew ya herî sar e ku laşek dikare bibe. Sifira mutleq 0 K e, ku bi -273,15 .C re hevseng e.

encamê de

Çar prensîbên termodînamîk hene. Di prensîba sifir de tê destnîşan kirin ku hevsengiya germî dema ku du an zêdetir laş di yek germahiyê de ne pêk tê.

Zagona yekem a termodînamîkê bi parastina enerjiyê ya di navbera pêvajoyan de, dema ku qanûna duyemîn a termodînamîkê bi derhêneriya ji entropiya herî nizm ve heya herî jor, û karîgerî an performansa motorên germî yên ku germê vediguhêzin ve mijûl dibe.

Zagona sêyemîn a termodînamîkê bi germahî û sarbûnê ve têkildar e, ew diyar dike ku entropiya pergalê di sifirê mutleq de domdariyek diyar e.