Thermodynamics ແມ່ນວິທະຍາສາດທີ່ອີງໃສ່ການສຶກສາພະລັງງານ. ຂະບວນການວັດອຸນຫະພູມເກີດຂື້ນໃນຊີວິດປະ ຈຳ ວັນ, ໃນເຮືອນ, ໃນອຸດສະຫະ ກຳ, ດ້ວຍການຫັນປ່ຽນພະລັງງານ, ເຊັ່ນ: ໃນອຸປະກອນປັບອາກາດ, ຕູ້ເຢັນ, ລົດ, ເຕົາອົບ, ແລະອື່ນໆ. ດັ່ງນັ້ນຄວາມ ສຳ ຄັນຂອງການສຶກສາກ່ຽວກັບ Thermodynamics, ໂດຍອີງໃສ່ XNUMX ກົດ ໝາຍ ພື້ນຖານທີ່ສ້າງຄວາມ ສຳ ພັນລະຫວ່າງຄຸນນະພາບແລະປະລິມານຂອງພະລັງງານ, ແລະຄຸນສົມບັດຂອງອຸນຫະພູມ.
ເພື່ອເຂົ້າໃຈລະບຽບກົດ ໝາຍ ຂອງ Thermodynamics, ໃນທາງທີ່ງ່າຍ, ມັນ ຈຳ ເປັນຕ້ອງເລີ່ມຕົ້ນຈາກແນວຄິດພື້ນຖານບາງຢ່າງທີ່ຖືກສະແດງຢູ່ດ້ານລຸ່ມ, ເຊັ່ນ: ພະລັງງານ, ຄວາມຮ້ອນ, ອຸນຫະພູມ, ແລະອື່ນໆ.
ພວກເຮົາເຊີນທ່ານເຂົ້າເບິ່ງບົດຄວາມ ພະລັງງານຂອງກົດ ໝາຍ Watt (ການ ນຳ ໃຊ້ - ອອກ ກຳ ລັງກາຍ)
ອຸປະກອນອຸນຫະພູມ
ບາງປະຫວັດສາດ:
Thermodynamics ສຶກສາກ່ຽວກັບການແລກປ່ຽນແລະການຫັນປ່ຽນພະລັງງານໃນຂະບວນການຕ່າງໆ. ແລ້ວໃນປີ 1600 Galileo ໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນປະຕິບັດການສຶກສາໃນຂົງເຂດນີ້, ດ້ວຍການປະດິດຂອງບາຫຼອດແກ້ວ, ແລະຄວາມ ສຳ ພັນຂອງຄວາມ ໜາ ແໜ້ນ ຂອງນ້ ຳ ແລະອຸນຫະພູມຂອງມັນ.
ດ້ວຍການປະຕິວັດອຸດສາຫະ ກຳ, ການສຶກສາ ດຳ ເນີນໄປເພື່ອຮູ້ເຖິງຄວາມ ສຳ ພັນລະຫວ່າງຄວາມຮ້ອນ, ການເຮັດວຽກແລະພະລັງງານຂອງເຊື້ອໄຟ, ພ້ອມທັງປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກອາຍນ້ ຳ, ອຸປະກອນອຸນຫະພູມທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂື້ນເປັນວິທະຍາສາດການສຶກສາ, ຕັ້ງແຕ່ປີ 1697 ກັບເຄື່ອງຈັກອາຍນ້ ຳ ຂອງ Thomas Savery. ກົດ ໝາຍ ທຳ ອິດແລະກົດ ໝາຍ ທີ 1850 ຂອງ thermodynamics ຖືກສ້າງຕັ້ງຂື້ນໃນປີ XNUMX. ນັກວິທະຍາສາດຫຼາຍຄົນເຊັ່ນ: Joule, Kelvin, Clausius, Boltzmann, Carnot, Clapeyron, Gibbs, Maxwell, ໃນ ຈຳ ນວນອື່ນໆໄດ້ປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນການພັດທະນາວິທະຍາສາດນີ້, "Thermodynamics."
thermodynamics ແມ່ນຫຍັງ?
Thermodynamics ແມ່ນວິທະຍາສາດທີ່ສຶກສາການຫັນປ່ຽນພະລັງງານ. ຕັ້ງແຕ່ເລີ່ມຕົ້ນມັນໄດ້ສຶກສາວິທີການປ່ຽນຄວາມຮ້ອນໃຫ້ເປັນພະລັງງານ, ໃນເຄື່ອງຈັກອາຍ, ຄຳ ພາສາກະເຣັກ "thermos" ແລະ "dynamis" ໄດ້ຖືກ ນຳ ໃຊ້ເພື່ອຕັ້ງຊື່ວິທະຍາສາດ ໃໝ່ ນີ້, ສ້າງ ຄຳ ວ່າ "thermodynamics". ເບິ່ງຮູບ 1.
ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ Thermodynamic
ພື້ນທີ່ຂອງການປະຍຸກໃຊ້ thermometnamics ແມ່ນກວ້າງຫຼາຍ. ການຫັນປ່ຽນພະລັງງານເກີດຂື້ນໃນຫຼາຍຂະບວນການຈາກຮ່າງກາຍຂອງມະນຸດ, ດ້ວຍການຍ່ອຍອາຫານ, ໄປສູ່ຂະບວນການອຸດສາຫະ ກຳ ຈຳ ນວນຫລາຍ ສຳ ລັບການຜະລິດຜະລິດຕະພັນ. ຢູ່ໃນບ້ານເຮືອນຍັງມີອຸປະກອນທີ່ໃຊ້ອຸປະກອນອຸນຫະພູມ ນຳ ໃຊ້ເຕົາລີດ, ເຄື່ອງເຮັດຄວາມຮ້ອນນ້ ຳ, ເຄື່ອງປັບອາກາດ, ແລະອື່ນໆ. ຫຼັກການກ່ຽວກັບເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມຍັງຖືກ ນຳ ໃຊ້ໃນຫຼາຍໆຂົງເຂດເຊັ່ນ: ໃນໂຮງງານໄຟຟ້າ, ລົດຍົນ, ແລະບັ້ງໄຟ. ເບິ່ງຮູບ 2.
ພື້ນຖານຂອງ ອຸປະກອນອຸນຫະພູມ
ພະລັງງານ (E)
ຊັບສົມບັດຂອງວັດຖຸຫຼືຮ່າງກາຍທີ່ບໍ່ແມ່ນວັດຖຸຫຼືລະບົບໃດ ໜຶ່ງ ທີ່ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ໂດຍການດັດແປງສະຖານະການຫລືສະພາບຂອງມັນ. ມັນຍັງຖືກ ກຳ ນົດວ່າເປັນທ່າແຮງຫລືຄວາມສາມາດໃນການເຄື່ອນໄຫວ. ໃນຮູບທີ 3 ທ່ານສາມາດເຫັນແຫຼ່ງພະລັງງານບາງຢ່າງ.
ຮູບແບບຂອງພະລັງງານ
ພະລັງງານແມ່ນມາໃນຫຼາຍຮູບແບບ, ເຊັ່ນ: ລົມ, ໄຟຟ້າ, ກົນຈັກ, ພະລັງງານນິວເຄຼຍ, ແລະອື່ນໆ. ໃນການສຶກສາກ່ຽວກັບ thermodynamics, ພະລັງງານ kinetic, ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງແລະພະລັງງານພາຍໃນຂອງຮ່າງກາຍແມ່ນຖືກ ນຳ ໃຊ້. ພະລັງງານ kinetic (Ec) ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມໄວ, ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ (Ep) ທີ່ມີຄວາມສູງແລະພະລັງງານພາຍໃນ (U) ກັບການເຄື່ອນໄຫວຂອງໂມເລກຸນພາຍໃນ. ເບິ່ງຮູບທີ 4.
ຄວາມຮ້ອນ (Q):
ການໂອນພະລັງງານຄວາມຮ້ອນລະຫວ່າງສອງອົງການຈັດຕັ້ງທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່າງກັນ. ຄວາມຮ້ອນໄດ້ຖືກວັດແທກໃນ Joule, BTU, ປອນ, ຫຼືໃນພະລັງງານ.
ອຸນຫະພູມ (T):
ມັນແມ່ນມາດຕະການຂອງພະລັງງານກິລິຍາຂອງອະຕອມຫລືໂມເລກຸນທີ່ສ້າງວັດຖຸວັດຖຸໃດ ໜຶ່ງ. ມັນວັດແທກລະດັບຂອງການສັບສົນຂອງໂມເລກຸນພາຍໃນຂອງວັດຖຸ, ຂອງພະລັງງານຄວາມຮ້ອນຂອງມັນ. ການເຄື່ອນ ເໜັງ ຂອງໂມເລກຸນຍິ່ງມີອຸນຫະພູມສູງຂື້ນ. ມັນຖືກວັດແທກໃນອົງສາເຊນຊຽດ, ອົງສາ Kelvin, ອົງສາ Rankine, ຫຼືອົງສາ Fahrenheit. ໃນຮູບ 5 ຄວາມສະ ເໝີ ພາບລະຫວ່າງເກັດອຸນຫະພູມບາງອັນຖືກ ນຳ ສະ ເໜີ.
ຫຼັກການກ່ຽວກັບຄວາມຮ້ອນ
ການສຶກສາກ່ຽວກັບການຫັນປ່ຽນພະລັງງານໃນເຂດອົບອຸ່ນແມ່ນອີງໃສ່ 6 ກົດ ໝາຍ. ກົດ ໝາຍ ທີ ໜຶ່ງ ແລະທີສອງແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບຄຸນນະພາບແລະປະລິມານຂອງພະລັງງານ; ໃນຂະນະທີ່ກົດ ໝາຍ ທີສາມແລະສີ່ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບຄຸນສົມບັດຄວາມຮ້ອນ (ອຸນຫະພູມແລະຄວາມຮ້ອນ). ເບິ່ງຕົວເລກ 7 ແລະ XNUMX.
ກົດ ໝາຍ ວ່າດ້ວຍ Thermodynamics ຄັ້ງ ທຳ ອິດ:
ກົດ ໝາຍ ສະບັບ ທຳ ອິດສ້າງຫຼັກການໃນການອະນຸລັກພະລັງງານ. ພະລັງງານສາມາດຖືກຍົກຍ້າຍຈາກຮ່າງກາຍ ໜຶ່ງ ໄປຫາອີກ ໜ່ວຍ ໜຶ່ງ, ຫຼືປ່ຽນເປັນພະລັງງານໃນຮູບແບບອື່ນ, ແຕ່ວ່າມັນຖືກອະນຸລັກຢູ່ສະ ເໝີ, ສະນັ້ນ, ຈຳ ນວນພະລັງງານທັງ ໝົດ ແມ່ນຄົງທີ່ຢູ່ຕະຫຼອດເວລາ.
ທາງລາດສະກີແມ່ນຕົວຢ່າງທີ່ດີຂອງກົດ ໝາຍ ວ່າດ້ວຍການອະນຸລັກພະລັງງານ, ເຊິ່ງພົບວ່າພະລັງງານບໍ່ໄດ້ຖືກສ້າງຂື້ນຫລື ທຳ ລາຍ, ແຕ່ປ່ຽນເປັນພະລັງງານອີກປະເພດ ໜຶ່ງ. ສຳ ລັບນັກແລ່ນສະເກັດຄືດັ່ງໃນຮູບ 8, ໃນເວລາທີ່ມີພຽງແຕ່ແຮງໂນ້ມຖ່ວງເທົ່ານັ້ນ, ພວກເຮົາຕ້ອງ:
- ຕຳ ແໜ່ງ ທີ 1: ໃນເວລາທີ່ນັກແລ່ນສະເກັດຢູ່ເທິງສຸດຂອງ ramp, ລາວມີພະລັງງານພາຍໃນແລະພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງເນື່ອງຈາກຄວາມສູງທີ່ລາວຢູ່, ແຕ່ວ່າພະລັງງານ kinetic ຂອງລາວແມ່ນສູນຍ້ອນວ່າລາວບໍ່ຢູ່ໃນການເຄື່ອນໄຫວ (ຄວາມໄວ = 0 m / s).
- ຕຳ ແໜ່ງ ທີ 2: ໃນຂະນະທີ່ຜູ້ທີ່ແລ່ນສະເກັດຈະເລື່ອນລົງຈາກທາງຍ່າງ, ຄວາມສູງຫຼຸດລົງ, ຫຼຸດລົງພະລັງງານພາຍໃນແລະພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ, ແຕ່ເພີ່ມພະລັງງານທາງດ້ານ kinetic, ຍ້ອນວ່າຄວາມໄວຂອງລາວເພີ່ມຂື້ນ. ພະລັງງານຖືກປ່ຽນເປັນພະລັງງານທາງໄກ. ເມື່ອນັກແລ່ນສະເກັດໄປຮອດຈຸດຕໍ່າສຸດຂອງທາງລາດ (ຕຳ ແໜ່ງ 2), ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງຂອງລາວແມ່ນສູນ (ຄວາມສູງ = 0m), ໃນຂະນະທີ່ລາວໄດ້ຮັບຄວາມໄວສູງທີ່ສຸດໃນການເດີນທາງຂອງລາວລົງທາງລາດ
- ຕຳ ແໜ່ງ ທີ 3: ໃນຂະນະທີ່ທາງຂຶ້ນຂື້ນ, ຜູ້ແລ່ນສະເກັດຈະສູນເສຍຄວາມໄວ, ພະລັງງານແບບເຄື່ອນໄຫວຂອງລາວຫຼຸດລົງ, ແຕ່ວ່າພະລັງງານພາຍໃນເພີ່ມຂື້ນ, ແລະພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ, ຍ້ອນວ່າລາວມີຄວາມສູງ.
ກົດ ໝາຍ ທີສອງກ່ຽວກັບວັດແທກອຸນຫະພູມ:
ກົດ ໝາຍ ທີສອງແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບ "ຄຸນນະພາບ" ຂອງພະລັງງານ, ໃນການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງການແປງແລະ / ຫຼືການສົ່ງຕໍ່ພະລັງງານ. ກົດ ໝາຍ ນີ້ ກຳ ນົດວ່າໃນຂະບວນການຕົວຈິງ, ຄຸນນະພາບຂອງພະລັງງານມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະຫຼຸດລົງ. ຄໍານິຍາມຂອງຄຸນສົມບັດ thermodynamic "entropy" ແມ່ນຖືກແນະ ນຳ. ໃນການຖະແຫຼງການຂອງກົດ ໝາຍ ທີສອງ, ມັນຖືກສ້າງຕັ້ງຂື້ນໃນເວລາທີ່ຂັ້ນຕອນໃດ ໜຶ່ງ ສາມາດເກີດຂື້ນໄດ້ແລະເມື່ອມັນບໍ່ສາມາດເຮັດໄດ້, ເຖິງແມ່ນວ່າກົດ ໝາຍ ທຳ ອິດຈະສືບຕໍ່ປະຕິບັດຕາມ. ເບິ່ງຕົວເລກ 9.
ກົດ ໝາຍ ສູນ:
ກົດ ໝາຍ ສູນໄດ້ລະບຸວ່າຖ້າສອງລະບົບໃນຄວາມສົມດຸນກັບ ໜຶ່ງ ສ່ວນສາມພວກມັນຈະຢູ່ໃນຄວາມສົມດຸນກັບກັນແລະກັນ. ຍົກຕົວຢ່າງ, ສຳ ລັບຮູບທີ 10, ຖ້າວ່າ A ຢູ່ໃນຄວາມສົມດຸນຄວາມຮ້ອນກັບ C, ແລະ C ແມ່ນຢູ່ໃນຄວາມສົມດຸນຄວາມຮ້ອນກັບ B, ຫຼັງຈາກນັ້ນ A ແມ່ນຢູ່ໃນຄວາມສົມດຸນຄວາມຮ້ອນກັບ B.
ແນວຄິດອື່ນໆຂອງ Termodynamics
ລະບົບ
ສ່ວນ ໜຶ່ງ ຂອງຈັກກະວານທີ່ສົນໃຈຫຼືສຶກສາ. ສຳ ລັບຈອກກາເຟໃນຮູບທີ 11,“ ລະບົບ” ແມ່ນເນື້ອໃນຂອງຖ້ວຍ (ກາເຟ) ທີ່ການໂອນພະລັງງານຄວາມຮ້ອນສາມາດສຶກສາໄດ້. ເບິ່ງຮູບສະແດງທີ 12. [4]
ສິ່ງແວດລ້ອມ
ມັນແມ່ນສ່ວນທີ່ເຫຼືອຂອງຈັກກະວານພາຍນອກກັບລະບົບທີ່ ກຳ ລັງສຶກສາຢູ່. ໃນຮູບ 12, ຈອກກາເຟໄດ້ຖືກພິຈາລະນາວ່າ "ຊາຍແດນ" ທີ່ປະກອບດ້ວຍກາເຟ (ລະບົບ) ແລະສິ່ງທີ່ຢູ່ນອກຈອກ (ຊາຍແດນ) ແມ່ນ "ສະພາບແວດລ້ອມ" ຂອງລະບົບ.
ຄວາມສົມດຸນລະບົບຄວາມຮ້ອນ
ລັດທີ່ຄຸນລັກສະນະຂອງລະບົບຖືກ ກຳ ນົດໄດ້ດີແລະບໍ່ແຕກຕ່າງກັນໄປຕາມແຕ່ລະໄລຍະ. ເມື່ອລະບົບໃດ ໜຶ່ງ ນຳ ສະ ເໜີ ຄວາມສົມດຸນຂອງຄວາມຮ້ອນ, ຄວາມສົມດຸນທາງກົນຈັກແລະຄວາມສົມດຸນທາງເຄມີ, ມັນແມ່ນຢູ່ໃນ“ ຄວາມສົມດຸນຂອງອຸນຫະພູມ”. ໃນຄວາມສົມດຸນ, ລະບົບບໍ່ສາມາດດັດແປງສະພາບຂອງມັນໄດ້ເວັ້ນເສຍແຕ່ວ່າຕົວແທນພາຍນອກປະຕິບັດກັບມັນ. ເບິ່ງຮູບ 13.
ຈ່າຍໃຫ້
ຫົວ ໜ່ວຍ ທີ່ອະນຸຍາດຫລືປ້ອງກັນການໂຕ້ຕອບລະຫວ່າງລະບົບຕ່າງໆ. ຖ້າ ກຳ ແພງອະນຸຍາດໃຫ້ຜ່ານສານຜິດໄດ້, ມີການກ່າວວ່າເປັນ ກຳ ແພງທີ່ສາມາດແຜ່ລາມໄດ້. ກໍາແພງຫີນທີ່ມີປະໂຫຍດແມ່ນຫນຶ່ງທີ່ບໍ່ອະນຸຍາດໃຫ້ໂອນຄວາມຮ້ອນລະຫວ່າງສອງລະບົບ. ໃນເວລາທີ່ກໍາແພງອະນຸຍາດໃຫ້ໂອນພະລັງງານຄວາມຮ້ອນມັນຖືກເອີ້ນວ່າຝາ diathermic. ເບິ່ງຮູບ 14.
ຂໍ້ສະຫຼຸບ
ພະລັງງານແມ່ນຄວາມສາມາດໃນການເຄື່ອນໄຫວ. ສິ່ງນີ້ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ໂດຍການດັດແປງສະຖານະການຫລືສະພາບຂອງມັນ.
Thermodynamics ແມ່ນວິທະຍາສາດທີ່ສຶກສາກ່ຽວກັບການແລກປ່ຽນແລະການປ່ຽນພະລັງງານໃນຂະບວນການຕ່າງໆ. ການສຶກສາກ່ຽວກັບການຫັນປ່ຽນພະລັງງານໃນເຂດອົບອຸ່ນແມ່ນອີງໃສ່ XNUMX ກົດ ໝາຍ. ກົດ ໝາຍ ທີ ໜຶ່ງ ແລະທີສອງແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບຄຸນນະພາບແລະປະລິມານຂອງພະລັງງານ; ໃນຂະນະທີ່ກົດ ໝາຍ ທີສາມແລະສີ່ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບຄຸນສົມບັດຄວາມຮ້ອນ (ອຸນຫະພູມແລະຄວາມຮ້ອນ).
ອຸນຫະພູມແມ່ນການວັດແທກຂອງລະດັບຄວາມວຸ່ນວາຍຂອງໂມເລກຸນທີ່ເຮັດໃຫ້ເປັນຕົວຂອງຮ່າງກາຍ, ໃນຂະນະທີ່ຄວາມຮ້ອນແມ່ນການໂອນພະລັງງານຄວາມຮ້ອນລະຫວ່າງສອງອົງການທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່າງກັນ.
ຄວາມສົມດຸນຂອງອຸນຫະພູມມີໃນເວລາທີ່ລະບົບແມ່ນພ້ອມກັນໃນຄວາມສົມດຸນຄວາມຮ້ອນ, ຄວາມສົມດຸນທາງກົນຈັກ, ແລະຄວາມສົມດຸນທາງເຄມີ.
ຂອບໃຈຂໍ້ມູນ: ສຳ ລັບການພັດທະນາຂອງບົດຂຽນນີ້ພວກເຮົາໄດ້ຮັບກຽດຕິຍົດທີ່ມີ ຄຳ ແນະ ນຳ ຈາກພຣະ ຄຳ ພີມໍມອນ Ing Marisol Pino, ຜູ້ຊ່ຽວຊານດ້ານເຄື່ອງມືແລະຄວບຄຸມອຸດສາຫະ ກຳ.