Термодинамик, энэ юу вэ, түүний хэрэглээ
Термодинамик бол эрчим хүчийг судлахад суурилсан шинжлэх ухаан юм. Термодинамикийн процессууд нь өдөр тутмын амьдрал, гэр орон, аж үйлдвэрт агааржуулалтын тоног төхөөрөмж, хөргөгч, автомашин, уурын зуух гэх мэт эрчим хүчний хувирал зэрэгт тохиолддог. Эндээс термодинамикийн шинж чанар, энергийн чанар, тоо хэмжээ хоорондын хамаарлыг тогтоосон дөрвөн үндсэн хууль дээр үндэслэн Термодинамик судлах нь чухал ач холбогдолтой юм.
Термодинамикийн хуулиудыг хялбар аргаар ойлгохын тулд доор дурдсан энерги, дулаан, температур гэх мэт үндсэн ойлголтуудаас эхлэх хэрэгтэй.
Та нийтлэлийг үзэхийг урьж байна Ватт хуулийн хүч (програмууд - дасгалууд)
Термодинамик
Түүх бага:
Термодинамик нь процесс дахь энергийн солилцоо, хувиралтыг судалдаг. 1600-аад оны үед Галилей энэ чиглэлээр шилэн термометр, шингэний нягтрал ба түүний температурын хамаарлыг судалж судалж эхэлсэн.
Аж үйлдвэрийн хувьсгалтай холбогдуулан 1697 оноос Томас Сэверигийн уурын хөдөлгүүртэй хамт Термодинамик судалж эхэлсэн уурын хөдөлгүүрүүдийн ажиллагааг сайжруулахын зэрэгцээ дулаан, ажил ба түлшний энерги хоорондын хамаарлыг судлах ажлыг хийж байна. Термодинамикийн эхний ба хоёрдахь хуулиудыг 1850 онд байгуулжээ. Жоул, Кельвин, Клаузиус, Больцманн, Карно, Клапейрон, Гиббс, Максвелл зэрэг бусад олон эрдэмтэд энэ шинжлэх ухааныг хөгжүүлэхэд "Термодинамик" хувь нэмэр оруулсан.
Термодинамик гэж юу вэ?
Термодинамик бол эрчим хүчний хувиргалтыг судалдаг шинжлэх ухаан юм. Эхэндээ дулааныг хэрхэн эрчим хүч болгон хувиргах талаар судалж байсан тул уурын хөдөлгүүрт "термодинамик" гэсэн үгийг бий болгосон Грек хэл дээрх "термос" ба "динамис" гэсэн үгсийг энэхүү шинэ шинжлэх ухаанд нэрлэхэд ашигладаг байжээ. Зураг 1-ийг үзнэ үү.
Термодинамикийн хэрэглээ
Термодинамикийн хэрэглээний хүрээ маш өргөн байна. Эрчим хүчний хувирал нь хүний бие махбодоос үүсэх олон процесс, хоол боловсруулах явцад, тэр ч байтугай бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх олон тооны үйлдвэрлэлийн процесст тохиолддог. Гэрт термодинамикыг индүү, ус халаагч, агааржуулагч зэрэгт хэрэглэдэг төхөөрөмжүүд байдаг. Термодинамикийн зарчмуудыг цахилгаан станц, автомашин, пуужин гэх мэт олон салбарт ашигладаг. Зураг 2-ыг үзнэ үү.
-Ийн үндэс Термодинамик
Эрчим хүч (E)
Нөхцөл байдал, төлөв байдлыг өөрчлөх замаар өөрчлөгдөж болох материаллаг болон материаллаг бус байгууллага, системийн өмч. Үүнийг мөн бодисыг хөдөлгөх боломж буюу чадвар гэж тодорхойлдог. Зураг 3 дээр та зарим эрчим хүчний эх үүсвэрийг харж болно.
Эрчим хүчний хэлбэрүүд
Эрчим хүч нь салхи, цахилгаан, механик, цөмийн энерги гэх мэт янз бүрийн хэлбэртэй байдаг. Термодинамикийн судалгаанд кинетик энерги, потенциал энерги ба биеийн дотоод энергийг ашигладаг. Кинетик энерги (Ec) нь хурдтай, потенциал энерги (Ep) нь өндөр, дотоод энерги (U) нь дотоод молекулуудын хөдөлгөөнтэй холбоотой байдаг. Зураг 4-ийг үзнэ үү.
Дулаан (Q):
Өөр өөр температурт байгаа хоёр биеийн хооронд дулааны энергийг шилжүүлэх. Дулааныг Joule, BTU, фунт фут эсвэл калориор хэмждэг.
Температур (T):
Энэ бол аливаа материаллаг объектыг бүрдүүлдэг атом эсвэл молекулуудын кинетик энергийн хэмжүүр юм. Энэ нь объектын дотоод энерги, түүний дулааны энергийн түвшинг хэмждэг. Молекулуудын хөдөлгөөн их байх тусам температур нэмэгддэг. Цельсийн градус, Кельвин, Ранкинийн градус эсвэл Фаренгейтийн градусаар хэмжигддэг. Зураг 5-т зарим температурын хуваарийн хоорондох тэнцвэрийг харуулав.
Термодинамикийн зарчим
Термодинамикийн эрчим хүчний хувиргалтыг дөрвөн хуулинд үндэслэн судалдаг. Эхний болон хоёр дахь хууль нь эрчим хүчний чанар, тоо хэмжээтэй холбоотой; гурав, дөрөв дэх хууль нь термодинамикийн шинж чанартай (температур ба энтропия) холбоотой байдаг. Зураг 6 ба 7-г үзнэ үү.
Термодинамикийн нэгдүгээр хууль:
Эхний хууль нь эрчим хүчийг хадгалах зарчмыг тогтоодог. Эрчим хүчийг нэг биетээс нөгөө биед шилжүүлж эсвэл өөр хэлбэрийн энерги болгон өөрчилж болох боловч энэ нь үргэлж хадгалагддаг тул энергийн нийт хэмжээ үргэлж тогтмол байдаг.
Тэшүүрийн налуу зам нь эрчим хүчийг бүтээдэггүй, устгадаггүй, харин өөр төрлийн энерги болон хувирдаг болохыг олж тогтоосон Эрчим хүчийг хамгаалах тухай хуулийн сайн жишээ юм. Зөвхөн 8-р зураг дээрх шиг тэшүүрчин хүнд зөвхөн таталцлын хүч нөлөөлөх тохиолдолд бид дараахь зүйлийг хийх ёстой.
- Албан тушаал 1: Тэшүүрчин налуугийн дээд хэсэгт байх үедээ өндрөөсөө шалтгаалан дотоод энерги, потенциал энергитэй байх боловч хөдөлгөөнгүй (киноны хурд = 0 м / с) тул кинетик энерги нь тэг болно.
- Албан тушаал 2: Тэшүүрчин налуу замаар гулсаж эхлэхэд өндөр нь буурч, дотоод энерги болон боломжит энерги буурч, харин хурд нь нэмэгдэх тул кинетик энергийг нь нэмэгдүүлдэг. Эрчим хүчийг кинетик энерги болгон хувиргадаг. Тэшүүрчин налуугийн хамгийн доод цэгт хүрэхэд (байрлал 2) түүний боломжит энерги нь тэг (өндөр = 0м) байхад налуугаар буухдаа хамгийн өндөр хурдтай болдог.
- Албан тушаал 3: Налуу замаар өгсөхөд тэшүүрчин хурдаа алдаж, кинетик энергээ бууруулдаг боловч өндрөөр өсөхийн хэрээр дотоод энерги, боломжит энерги нэмэгддэг.
Термодинамикийн хоёрдугаар хууль:
Хоёрдахь хууль нь эрчим хүчний "чанар" -тай холбоотой бөгөөд энерги хувиргах ба дамжуулах оновчтой болгоход оршино. Энэхүү хууль нь бодит процесст эрчим хүчний чанар буурах хандлагатай байгааг тогтоожээ. Термодинамик шинж чанарын "энтропи" -ийн тодорхойлолтыг танилцуулж байна. Хоёрдахь хуулийн мэдэгдэлд үйл явц хэзээ үүсч болох, хэзээ ч болохгүй болох нь тогтоогдож байгаа бөгөөд энэ нь нэгдүгээр хуулийг үргэлжлүүлэн дагаж мөрдөж байсан ч гэсэн болно. Зураг 9-ийг үзнэ үү.
Тэг хууль:
Тэг хууль нь хоёр систем гуравны нэгтэй тэнцвэртэй байвал хоорондоо тэнцвэртэй байна гэж заасан байдаг. Жишээлбэл, Зураг 10-ын хувьд А нь С-тэй, С нь Б-тэй тэнцвэрт байвал А нь В-тэй тэнцвэрт байна.
Т-ийн бусад ойлголтуудermodynamics
Систем
Сонирхож, судалдаг орчлон ертөнцийн хэсэг. Зураг 11-т заасан аяганы кофены хувьд "систем" нь дулааны энергийг шилжүүлэх талаар судалж болох аяга (кофе) -ийн агууламж юм. Зураг 12-ыг үзнэ үү. [4]
Байгаль орчин
Энэ бол судалж буй системээс гадна орчлон ертөнцийн бусад хэсэг юм. Зураг 12-т кофены аягыг кофе (систем) агуулсан "хил" гэж үздэг бөгөөд аяганы (хил) гадна байгаа зүйл нь системийн "орчин" юм.
Термодинамикийн тэнцвэр
Системийн шинж чанарууд сайн тодорхойлогдсон, цаг хугацааны явцад харилцан адилгүй байдаг муж. Систем нь дулааны тэнцвэр, механик тэнцвэр ба химийн тэнцвэрийг үзүүлэхдээ энэ нь "термодинамикийн тэнцвэр" -д байна. Тэнцвэрт систем гадны нөлөө үзүүлэхгүй бол түүний төлөв байдлыг өөрчилж чадахгүй. 13-р зургийг үзнэ үү.
Боловсруулсан
Системүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлийг зөвшөөрдөг эсвэл урьдчилан сэргийлэх байгууллага. Хэрэв хана нь бодис нэвтрэхийг зөвшөөрвөл энэ нь нэвчилттэй хана гэж хэлдэг. Адиабатик хана нь хоёр системийн хооронд дулаан дамжуулахыг зөвшөөрдөггүй хана юм. Хана нь дулааны энергийг дамжуулахыг зөвшөөрдөг бол диатермик хана гэж нэрлэдэг. 14-р зургийг үзнэ үү.
Дүгнэлт
Эрчим хүч гэдэг нь матери шилжүүлэх чадвар юм. Энэ нь түүний нөхцөл байдал эсвэл төлөв байдлыг өөрчлөх замаар өөрчлөгдөж болно.
Термодинамик бол процесс дахь энергийн солилцоо, хувиралтыг судалдаг шинжлэх ухаан юм. Термодинамикийн эрчим хүчний хувиргалтыг дөрвөн хуулинд үндэслэн судалдаг. Эхний болон хоёр дахь хууль нь эрчим хүчний чанар, тоо хэмжээтэй холбоотой; гурав, дөрөв дэх хууль нь термодинамикийн шинж чанартай (температур ба энтропи) холбоотой байдаг.
Температур нь бие махбодийг бүрдүүлдэг молекулуудын цочролын түвшинг хэмждэг бол дулаан нь өөр өөр температурт байгаа хоёр биеийн хоорондох дулааны энергийг дамжуулдаг явдал юм.
Термодинамикийн тэнцвэр нь систем нь дулааны тэнцвэр, механик тэнцвэр, химийн тэнцвэрт нэгэн зэрэг байх үед бий болно.
Талархлын тэмдэглэл: Энэхүү нийтлэлийг боловсруулахын тулд бидэнд дараахь зөвлөгөөг өгөх нэр хүндтэй болсон Инг.Марисол Пино, Үйлдвэрийн багаж, хяналт хариуцсан мэргэжилтэн.