തെർമോഡൈനാമിക്സ്, അത് എന്താണെന്നും അതിന്റെ പ്രയോഗങ്ങൾ

Energy ർജ്ജ പഠനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു ശാസ്ത്രമാണ് തെർമോഡൈനാമിക്സ്. ദൈനംദിന ജീവിതത്തിൽ, വീടുകളിൽ, വ്യവസായത്തിൽ, energy ർജ്ജ പരിവർത്തനത്തോടെ, എയർ കണ്ടീഷനിംഗ് ഉപകരണങ്ങൾ, റഫ്രിജറേറ്ററുകൾ, കാറുകൾ, ബോയിലറുകൾ എന്നിവയിൽ തെർമോഡൈനാമിക് പ്രക്രിയകൾ ദിവസവും സംഭവിക്കുന്നു. അതിനാൽ energy ർജ്ജത്തിന്റെ ഗുണനിലവാരവും അളവും തെർമോഡൈനാമിക് ഗുണങ്ങളും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥാപിക്കുന്ന നാല് അടിസ്ഥാന നിയമങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി തെർമോഡൈനാമിക്സ് പഠനത്തിന്റെ പ്രാധാന്യം.

തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ നിയമങ്ങൾ മനസിലാക്കാൻ, എളുപ്പത്തിൽ, താഴെ തുറന്നുകാണിക്കുന്ന ചില അടിസ്ഥാന ആശയങ്ങളിൽ നിന്ന് ആരംഭിക്കേണ്ടതുണ്ട്, അതായത് energy ർജ്ജം, ചൂട്, താപനില.

ലേഖനം കാണാൻ ഞങ്ങൾ നിങ്ങളെ ക്ഷണിക്കുന്നു വാട്ടിന്റെ നിയമത്തിന്റെ ശക്തി (അപ്ലിക്കേഷനുകൾ - വ്യായാമങ്ങൾ)

തെർമോഡൈനാമിക്സ്

ഒരു ചെറിയ ചരിത്രം:

പ്രക്രിയകളിലെ energy ർജ്ജ കൈമാറ്റങ്ങളും പരിവർത്തനങ്ങളും തെർമോഡൈനാമിക്സ് പഠിക്കുന്നു. 1600 കളിൽ ഗലീലിയോ ഗ്ലാസ് തെർമോമീറ്ററിന്റെ കണ്ടുപിടുത്തവും ഒരു ദ്രാവകത്തിന്റെ സാന്ദ്രതയും അതിന്റെ താപനിലയും തമ്മിലുള്ള ബന്ധത്തിൽ ഈ പ്രദേശത്ത് പഠനങ്ങൾ ആരംഭിച്ചു.

വ്യാവസായിക വിപ്ലവത്തോടെ, ചൂട്, ജോലി, ഇന്ധനങ്ങളുടെ between ർജ്ജം എന്നിവ തമ്മിലുള്ള ബന്ധങ്ങൾ അറിയുന്നതിനൊപ്പം നീരാവി എഞ്ചിനുകളിലെ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും 1697 മുതൽ തോമസ് സാവേരിയുടെ സ്റ്റീം എഞ്ചിൻ ഉപയോഗിച്ച് തെർമോഡൈനാമിക്സ് ഒരു പഠന ശാസ്ത്രമായി ഉയർന്നുവരുന്നതിനും പഠനങ്ങൾ നടക്കുന്നു. തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ ഒന്നും രണ്ടും നിയമങ്ങൾ 1850-ൽ സ്ഥാപിതമായി. ജൂൾ, കെൽവിൻ, ക്ലോഷ്യസ്, ബോൾട്ട്സ്മാൻ, കാർനോട്ട്, ക്ലാപെയ്‌റോൺ, ഗിബ്സ്, മാക്‌സ്‌വെൽ തുടങ്ങിയ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഈ ശാസ്ത്രത്തിന്റെ വികാസത്തിന് "തെർമോഡൈനാമിക്സ്" സംഭാവന നൽകി.

എന്താണ് തെർമോഡൈനാമിക്സ്?

Energy ർജ്ജ പരിവർത്തനങ്ങളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുന്ന ഒരു ശാസ്ത്രമാണ് തെർമോഡൈനാമിക്സ്. തുടക്കത്തിൽ തന്നെ താപത്തെ ശക്തിയാക്കി മാറ്റുന്നതെങ്ങനെയെന്ന് പഠിക്കപ്പെട്ടു, സ്റ്റീം എഞ്ചിനുകളിൽ, "തെർമോസ്", "ഡൈനാമിസ്" എന്നീ ഗ്രീക്ക് പദങ്ങൾ ഈ പുതിയ ശാസ്ത്രത്തിന് പേരിടാൻ ഉപയോഗിച്ചു, ഇത് "തെർമോഡൈനാമിക്സ്" എന്ന വാക്ക് രൂപപ്പെടുത്തി. ചിത്രം 1 കാണുക.

തെർമോഡൈനാമിക് അപ്ലിക്കേഷനുകൾ

തെർമോഡൈനാമിക്സ് പ്രയോഗത്തിന്റെ വിസ്തീർണ്ണം വളരെ വിശാലമാണ്. ശരീരത്തിൽ നിന്നുള്ള ഒന്നിലധികം പ്രക്രിയകളിൽ, ഭക്ഷണത്തിന്റെ ദഹനത്തോടെ, ഉൽ‌പന്നങ്ങളുടെ ഉൽ‌പാദനത്തിനായി നിരവധി വ്യാവസായിക പ്രക്രിയകളിൽ പോലും energy ർജ്ജ പരിവർത്തനം സംഭവിക്കുന്നു. ഇരുമ്പുകൾ, വാട്ടർ ഹീറ്ററുകൾ, എയർകണ്ടീഷണറുകൾ എന്നിവയിൽ തെർമോഡൈനാമിക്സ് പ്രയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളും വീടുകളിൽ ഉണ്ട്. പവർ പ്ലാന്റുകൾ, ഓട്ടോമൊബൈലുകൾ, റോക്കറ്റുകൾ തുടങ്ങി വിവിധ മേഖലകളിൽ തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ തത്വങ്ങൾ പ്രയോഗിക്കുന്നു. ചിത്രം 2 കാണുക.

ന്റെ അടിസ്ഥാനങ്ങൾ തെർമോഡൈനാമിക്സ്

എനർജി (ഇ)

ഏതെങ്കിലും മെറ്റീരിയൽ അല്ലെങ്കിൽ നോൺ-മെറ്റീരിയൽ ബോഡി അല്ലെങ്കിൽ സിസ്റ്റത്തിന്റെ സ്വത്ത് അതിന്റെ അവസ്ഥയോ അവസ്ഥയോ പരിഷ്‌ക്കരിച്ചുകൊണ്ട് പരിവർത്തനം ചെയ്യാൻ കഴിയും. ദ്രവ്യത്തെ ചലിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവ് അല്ലെങ്കിൽ കഴിവ് എന്നും ഇത് നിർവചിക്കപ്പെടുന്നു. ചിത്രം 3 ൽ നിങ്ങൾക്ക് ചില energy ർജ്ജ സ്രോതസ്സുകൾ കാണാൻ കഴിയും.

.ർജ്ജ രൂപങ്ങൾ

Wind ർജ്ജം കാറ്റ്, ഇലക്ട്രിക്കൽ, മെക്കാനിക്കൽ, ന്യൂക്ലിയർ എനർജി എന്നിങ്ങനെ പല രൂപങ്ങളിൽ വരുന്നു. താപവൈദ്യശാസ്ത്ര പഠനത്തിൽ, ഗതികോർജ്ജം, സാധ്യതയുള്ള energy ർജ്ജം, ശരീരത്തിന്റെ ആന്തരിക energy ർജ്ജം എന്നിവ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഗതികോർജ്ജം (Ec) വേഗതയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഉയരമുള്ള സാധ്യതയുള്ള energy ർജ്ജം (Ep), ആന്തരിക തന്മാത്രകളുടെ ചലനത്തിനൊപ്പം ആന്തരിക energy ർജ്ജം (U). ചിത്രം 4 കാണുക.

ചൂട് (Q):

വ്യത്യസ്ത താപനിലയിലുള്ള രണ്ട് വസ്തുക്കൾക്കിടയിൽ താപോർജ്ജ കൈമാറ്റം. ചൂട് അളക്കുന്നത് ജൂൾ, ബിടിയു, പൗണ്ട്-അടി അല്ലെങ്കിൽ കലോറിയിലാണ്.

താപനില (ടി):

ഏതെങ്കിലും ഭ material തിക വസ്തുവിനെ സൃഷ്ടിക്കുന്ന ആറ്റങ്ങളുടെ അല്ലെങ്കിൽ തന്മാത്രകളുടെ ഗതികോർജ്ജത്തിന്റെ അളവാണ് ഇത്. ഒരു വസ്തുവിന്റെ ആന്തരിക തന്മാത്രകളുടെ താപ .ർജ്ജത്തിന്റെ പ്രക്ഷോഭത്തിന്റെ അളവ് ഇത് അളക്കുന്നു. തന്മാത്രകളുടെ ചലനം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് താപനിലയും കൂടുതലാണ്. ഇത് ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ്, ഡിഗ്രി കെൽവിൻ, ഡിഗ്രി റാങ്കൈൻ അല്ലെങ്കിൽ ഡിഗ്രി ഫാരൻഹീറ്റ് എന്നിവയിൽ അളക്കുന്നു. ചിത്രം 5 ൽ ചില താപനില സ്കെയിലുകൾ തമ്മിലുള്ള തുല്യത അവതരിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.

തെർമോഡൈനാമിക് തത്വങ്ങൾ

തെർമോഡൈനാമിക്സിലെ trans ർജ്ജ പരിവർത്തനങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം നാല് നിയമങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. ഒന്നും രണ്ടും നിയമങ്ങൾ energy ർജ്ജത്തിന്റെ ഗുണനിലവാരവും അളവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു; മൂന്നാമത്തെയും നാലാമത്തെയും നിയമങ്ങൾ തെർമോഡൈനാമിക് ഗുണങ്ങളുമായി (താപനിലയും എൻട്രോപ്പിയും) ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. 6, 7 കണക്കുകൾ കാണുക.

തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ ആദ്യ നിയമം:

ആദ്യത്തെ നിയമം .ർജ്ജ സംരക്ഷണ തത്വം സ്ഥാപിക്കുന്നു. Body ർജ്ജം ഒരു ശരീരത്തിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് മാറ്റാം, അല്ലെങ്കിൽ മറ്റൊരു energy ർജ്ജത്തിലേക്ക് മാറ്റാം, പക്ഷേ ഇത് എല്ലായ്പ്പോഴും സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു, അതിനാൽ മൊത്തം energy ർജ്ജത്തിന്റെ അളവ് എല്ലായ്പ്പോഴും സ്ഥിരമായിരിക്കും.

Energy ർജ്ജ സംരക്ഷണ നിയമത്തിന്റെ ഉത്തമ ഉദാഹരണമാണ് സ്കേറ്റിംഗ് റാമ്പ്, അവിടെ energy ർജ്ജം സൃഷ്ടിക്കുകയോ നശിപ്പിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നില്ല, മറിച്ച് അത് മറ്റൊരു തരം .ർജ്ജമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ചിത്രം 8 ലെ പോലെ ഒരു സ്കേറ്ററിന്, ഗുരുത്വാകർഷണബലം മാത്രം സ്വാധീനിക്കുമ്പോൾ, നമ്മൾ ചെയ്യേണ്ടത്:

• സ്ഥാനം 1: റാമ്പിന്റെ മുകളിലായിരിക്കുമ്പോൾ സ്കേറ്റർ, അവന്റെ ഉയരം കാരണം ആന്തരിക energy ർജ്ജവും സാധ്യതയുള്ള energy ർജ്ജവും ഉണ്ട്, എന്നാൽ ചലനത്തിലല്ലാത്തതിനാൽ അവന്റെ ഗതികോർജ്ജം പൂജ്യമാണ് (വേഗത = 0 മീ / സെ).
• സ്ഥാനം 2: സ്കേറ്റർ റാമ്പിലൂടെ താഴേക്ക് വീഴാൻ തുടങ്ങുമ്പോൾ, ഉയരം കുറയുന്നു, ആന്തരിക energy ർജ്ജവും സാധ്യതയുള്ള energy ർജ്ജവും കുറയുന്നു, പക്ഷേ വേഗത കൂടുന്നതിനാൽ അവന്റെ ഗതികോർജ്ജം വർദ്ധിക്കുന്നു. The ർജ്ജം ഗതികോർജ്ജമായി രൂപാന്തരപ്പെടുന്നു. റാംപിലെ ഏറ്റവും താഴ്ന്ന സ്ഥാനത്ത് സ്കേറ്റർ എത്തുമ്പോൾ (സ്ഥാനം 2), അവന്റെ potential ർജ്ജം പൂജ്യമാണ് (ഉയരം = 0 മീ), അതേസമയം റാമ്പിലൂടെയുള്ള യാത്രയിൽ ഏറ്റവും ഉയർന്ന വേഗത നേടുന്നു.
• സ്ഥാനം 3: റാമ്പ് മുകളിലേക്ക് പോകുമ്പോൾ, സ്കേറ്ററിന് വേഗത കുറയുന്നു, അവന്റെ ഗതികോർജ്ജം കുറയുന്നു, പക്ഷേ ആന്തരിക energy ർജ്ജം വർദ്ധിക്കുന്നു, ഒപ്പം ഉയരം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് സാധ്യതയുള്ള energy ർജ്ജവും.

തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാമത്തെ നിയമം:

രണ്ടാമത്തെ നിയമം energy ർജ്ജത്തിന്റെ "ഗുണനിലവാരവുമായി" ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, trans ർജ്ജ പരിവർത്തനത്തിന്റെയും / അല്ലെങ്കിൽ പ്രക്ഷേപണത്തിന്റെയും ഒപ്റ്റിമൈസേഷനിൽ. യഥാർത്ഥ പ്രക്രിയകളിൽ energy ർജ്ജത്തിന്റെ ഗുണനിലവാരം കുറയുന്നുവെന്ന് ഈ നിയമം സ്ഥാപിക്കുന്നു. തെർമോഡൈനാമിക് പ്രോപ്പർട്ടി "എൻട്രോപ്പി" യുടെ നിർവചനം അവതരിപ്പിച്ചു. രണ്ടാമത്തെ നിയമത്തിന്റെ പ്രസ്‌താവനകളിൽ, ഒരു പ്രക്രിയ നടക്കുമ്പോഴും സാധ്യമല്ലാത്തപ്പോൾ, ആദ്യത്തെ നിയമം പാലിക്കുന്നത് തുടരുകയാണെങ്കിലും ഇത് സ്ഥാപിക്കപ്പെടുന്നു. ചിത്രം 9 കാണുക.

പൂജ്യം നിയമം:

മൂന്നിലൊന്ന് സമതുലിതാവസ്ഥയിലുള്ള രണ്ട് സംവിധാനങ്ങൾ പരസ്പരം സന്തുലിതാവസ്ഥയിലാണെന്ന് പൂജ്യം നിയമം പറയുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ചിത്രം 10 ന്, എ, സി യുമായി താപ സന്തുലിതാവസ്ഥയിലാണെങ്കിൽ, സി ബി യുമായി താപ സന്തുലിതാവസ്ഥയിലാണെങ്കിൽ, എ ബി യുമായി താപ സന്തുലിതാവസ്ഥയിലാണ്.

ടി യുടെ മറ്റ് ആശയങ്ങൾermodynamics

സിസ്റ്റം

താൽപ്പര്യമോ പഠനമോ ഉള്ള പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഭാഗം. ചിത്രം 11 ലെ കപ്പ് കാപ്പിക്ക്, താപ energy ർജ്ജ കൈമാറ്റം പഠിക്കാൻ കഴിയുന്ന കപ്പിന്റെ (കോഫി) ഉള്ളടക്കമാണ് "സിസ്റ്റം". ചിത്രം 12 കാണുക. [4]

പരിസ്ഥിതി

പഠനത്തിൻ കീഴിലുള്ള സിസ്റ്റത്തിന് പുറത്തുള്ള പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ബാക്കി ഭാഗമാണിത്. ചിത്രം 12 ൽ, കോഫി (സിസ്റ്റം) അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന "ബോർഡർ" ആയി കോഫി കപ്പ് കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ കപ്പിനു പുറത്തുള്ളത് (ബോർഡർ) സിസ്റ്റത്തിന്റെ "പരിസ്ഥിതി" ആണ്.

തെർമോഡൈനാമിക് സന്തുലിതാവസ്ഥ

സിസ്റ്റത്തിന്റെ സവിശേഷതകൾ നന്നായി നിർവചിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളതും കാലത്തിനനുസരിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടാത്തതുമായ സംസ്ഥാനം. ഒരു സിസ്റ്റം താപ സന്തുലിതാവസ്ഥ, മെക്കാനിക്കൽ സന്തുലിതാവസ്ഥ, രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥ എന്നിവ അവതരിപ്പിക്കുമ്പോൾ, അത് “തെർമോഡൈനാമിക് സന്തുലിതാവസ്ഥ” യിലാണ്. സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ, ഒരു സിസ്റ്റത്തിന് ഒരു ബാഹ്യ ഏജന്റ് പ്രവർത്തിച്ചില്ലെങ്കിൽ അതിന്റെ അവസ്ഥ പരിഷ്കരിക്കാനാവില്ല. ചിത്രം 13 കാണുക.

മതിൽ

സിസ്റ്റങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ഇടപെടലുകൾ അനുവദിക്കുന്ന അല്ലെങ്കിൽ തടയുന്ന എന്റിറ്റി. മതിൽ പദാർത്ഥത്തെ കടന്നുപോകാൻ അനുവദിക്കുകയാണെങ്കിൽ, അത് ഒരു പ്രവേശന മതിൽ ആണെന്ന് പറയപ്പെടുന്നു. രണ്ട് സിസ്റ്റങ്ങൾക്കിടയിൽ താപ കൈമാറ്റം അനുവദിക്കാത്ത ഒന്നാണ് അഡിയബാറ്റിക് മതിൽ. മതിൽ താപോർജ്ജ കൈമാറ്റം അനുവദിക്കുമ്പോൾ അതിനെ ഡൈതർമിക് മതിൽ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ചിത്രം 14 കാണുക.

ഉപസംഹാരങ്ങൾ

ദ്രവ്യത്തെ ചലിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവാണ് Energy ർജ്ജം. അതിന്റെ അവസ്ഥയോ അവസ്ഥയോ പരിഷ്‌ക്കരിച്ചുകൊണ്ട് ഇത് പരിവർത്തനം ചെയ്യാനാകും.

പ്രക്രിയകളിലെ energy ർജ്ജ കൈമാറ്റങ്ങളെയും പരിവർത്തനങ്ങളെയും പഠിക്കുന്ന ഒരു ശാസ്ത്രമാണ് തെർമോഡൈനാമിക്സ്. തെർമോഡൈനാമിക്സിലെ trans ർജ്ജ പരിവർത്തനങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം നാല് നിയമങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. ഒന്നും രണ്ടും നിയമങ്ങൾ energy ർജ്ജത്തിന്റെ ഗുണനിലവാരവും അളവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു; മൂന്നാമത്തെയും നാലാമത്തെയും നിയമങ്ങൾ തെർമോഡൈനാമിക് ഗുണങ്ങളുമായി (താപനിലയും എൻട്രോപ്പിയും) ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

ഒരു ശരീരത്തെ സൃഷ്ടിക്കുന്ന തന്മാത്രകളുടെ പ്രക്ഷോഭത്തിന്റെ അളവാണ് താപനില, അതേസമയം വ്യത്യസ്ത താപനിലയിലുള്ള രണ്ട് വസ്തുക്കൾ തമ്മിലുള്ള താപോർജ്ജ കൈമാറ്റം താപം.

സിസ്റ്റം ഒരേസമയം താപ സന്തുലിതാവസ്ഥ, മെക്കാനിക്കൽ സന്തുലിതാവസ്ഥ, രാസ സന്തുലിതാവസ്ഥ എന്നിവയിൽ ആയിരിക്കുമ്പോൾ തെർമോഡൈനാമിക് സന്തുലിതാവസ്ഥ നിലനിൽക്കുന്നു.

നന്ദി-കുറിപ്പ്: ഈ ലേഖനത്തിന്റെ വികാസത്തിനായി ഞങ്ങൾ‌ക്ക് ഉപദേശം ലഭിച്ചതിന്റെ ബഹുമതി ലഭിച്ചു മാരിസോൾ പിനോ, വ്യാവസായിക ഉപകരണത്തിലും നിയന്ത്രണത്തിലും സ്പെഷ്യലിസ്റ്റ്.