Elettriku Bażikuteknoloġija

Termodinamika, x'inhi u l-applikazzjonijiet tagħha

It-Termodinamika hija xjenza bbażata fuq l-istudju tal-enerġija. Proċessi termodinamiċi jseħħu kuljum fil-ħajja ta ’kuljum, fid-djar, fl-industrija, bit-trasformazzjoni tal-enerġija, bħal f’apparat tal-arja kkundizzjonata, friġġijiet, karozzi, bojlers, fost oħrajn. Għalhekk l-importanza tal-istudju tat-Termodinamika, ibbażat fuq erba 'liġijiet bażiċi li jistabbilixxu r-relazzjonijiet bejn il-kwalità u l-kwantità tal-enerġija, u l-proprjetajiet termodinamiċi.

Biex tifhem il-liġijiet tat-Termodinamika, b’mod faċli, wieħed irid jibda minn xi kunċetti bażiċi li huma esposti hawn taħt, bħal enerġija, sħana, temperatura, fost oħrajn.

Nistednuk biex tara l-artiklu Il-Qawwa tal-Liġi ta 'Watt (Applikazzjonijiet - Eżerċizzji)

Il-Qawwa tal-Liġi ta 'Watt (Applikazzjonijiet - Eżerċizzji) tkopri l-artikolu
citeia.com

Termodinamika

Storja ftit:

It-Termodinamika tistudja l-iskambji u t-trasformazzjonijiet tal-enerġija fi proċessi. Diġà fis-1600s Galileo beda jwettaq studji f'dan il-qasam, bl-invenzjoni tat-termometru tal-ħġieġ, u r-relazzjoni tad-densità ta 'fluwidu u t-temperatura tiegħu.

Bir-rivoluzzjoni industrijali, jitwettqu studji biex ikunu jafu r-relazzjonijiet bejn is-sħana, ix-xogħol u l-enerġija tal-karburanti, kif ukoll biex titjieb il-prestazzjoni tal-magni tal-istim, it-termodinamika emerġenti bħala studju tax-xjenza, li tibda fl-1697 bil-magna tal-istim ta ’Thomas Savery . L-ewwel u t-tieni liġijiet tat-termodinamika ġew stabbiliti fl-1850. Bosta xjentisti bħal Joule, Kelvin, Clausius, Boltzmann, Carnot, Clapeyron, Gibbs, Maxwell, fost oħrajn, ikkontribwew għall-iżvilupp ta 'din ix-xjenza, "Termodinamika."

X'inhi t-termodinamika?

It-Termodinamika hija xjenza li tistudja t-trasformazzjonijiet tal-enerġija. Peress li inizjalment ġie studjat kif tittrasforma s-sħana f'enerġija, fil-magni tal-fwar, il-kliem Grieg "thermos" u "dynamis" intużaw biex isemmu din ix-xjenza l-ġdida, u ffurmaw il-kelma "termodinamika". Ara l-figura 1.

Oriġini tal-kelma termodinamika
citeia.com (fig 1)

Applikazzjonijiet Termodinamiċi

Iż-żona ta 'applikazzjoni tat-termodinamika hija wiesgħa ħafna. It-trasformazzjoni tal-enerġija sseħħ fi proċessi multipli mill-ġisem tal-bniedem, bid-diġestjoni tal-ikel, għal bosta proċessi industrijali għall-produzzjoni tal-prodotti. Fid-djar hemm ukoll apparat fejn it-termodinamika hija applikata għal ħdejjed tal-mogħdija, water heaters, air conditioners, fost oħrajn. Il-prinċipji tat-termodinamika huma applikati wkoll f'varjetà wiesgħa ta 'oqsma, bħal f'impjanti tal-enerġija, karozzi, u rokits. Ara l-figura 2.

Xi Użi tat-Termodinamika
citeia.com (fig 2)

Bażiċi ta ' Termodinamika

Enerġija (E)

Proprjetà ta 'kwalunkwe korp jew sistema materjali jew mhux materjali li tista' tiġi ttrasformata billi timmodifika s-sitwazzjoni jew l-istat tagħha. Huwa definit ukoll bħala l-potenzjal jew il-ħila li tiċċaqlaq il-materja. Fil-figura 3 tista 'tara xi sorsi ta' enerġija.

Sorsi ta 'enerġija
citeia.com (fig 3)

Forom ta 'enerġija

L-enerġija tiġi f'ħafna forom, bħal enerġija mir-riħ, elettrika, mekkanika, nukleari, fost oħrajn. Fl-istudju tat-termodinamika, jintużaw l-enerġija kinetika, l-enerġija potenzjali u l-enerġija interna tal-korpi. L-enerġija kinetika (Ec) hija relatata mal-veloċità, l-enerġija potenzjali (Ep) bl-għoli u l-enerġija interna (U) bil-moviment tal-molekuli interni. Ara l-figura 4.

Enerġija kinetika, potenzjali u interna fit-termodinamika.
citeia.com (fig 4)

Saħħan (Q):

Trasferiment ta 'enerġija termali bejn żewġ korpi li huma f'temperaturi differenti. Is-sħana titkejjel f'Joule, BTU, libbra-saqajn, jew f'kaloriji.

Temperatura (T):

Huwa kejl tal-enerġija kinetika tal-atomi jew molekuli li jiffurmaw kwalunkwe oġġett materjali. Huwa jkejjel il-grad ta 'aġitazzjoni tal-molekuli interni ta' oġġett, tal-enerġija termali tiegħu. Iktar ma jkun kbir il-moviment tal-molekuli, iktar tkun għolja t-temperatura. Huwa mkejjel fi gradi Celsius, gradi Kelvin, gradi Rankine, jew gradi Fahrenheit. Fil-figura 5 hija ppreżentata l-ekwivalenza bejn xi skali tat-temperatura.

Xi paraguni u skali tat-temperatura.
citeia.com (fig 5)

Prinċipji Termodinamiċi

L-istudju tat-trasformazzjonijiet tal-enerġija fit-termodinamika huwa bbażat fuq erba 'liġijiet. L-ewwel u t-tieni liġijiet huma relatati mal-kwalità u l-kwantità tal-enerġija; filwaqt li t-tielet u r-raba 'liġijiet huma relatati ma' proprjetajiet termodinamiċi (temperatura u entropija). Ara l-figuri 6 u 7.

Liġijiet relatati mal-enerġija fit-termodinamika.
citeia.com (fig 6)

L-Ewwel Liġi tat-Termodinamika:

L-ewwel liġi tistabbilixxi l-prinċipju tal-konservazzjoni tal-enerġija. L-enerġija tista 'tiġi ttrasferita minn ġisem għal ieħor, jew mibdula għal forma oħra ta' enerġija, iżda hija dejjem ikkonservata, allura l-ammont totali ta 'enerġija dejjem jibqa' kostanti.

Liġijiet relatati mal-proprjetajiet termodinamiċi
citeia.com (fig 7)

Rampa ta 'l-iskejzjar hija eżempju tajjeb tal-Liġi tal-Konservazzjoni ta' l-enerġija, fejn jinstab li l-enerġija mhix maħluqa jew meqruda, iżda hija trasformata f'tip ieħor ta 'enerġija. Għal skater bħal dak fil-figura 8, meta l-forza gravitazzjonali biss tinfluwenza, irridu:

  • Pożizzjoni 1: Meta l-iskejter ikun fil-quċċata tar-rampa, huwa għandu enerġija interna u enerġija potenzjali minħabba l-għoli li qiegħed fih, iżda l-enerġija kinetika tiegħu hija żero peress li hu mhux miexi (veloċità = 0 m / s).
  • Pożizzjoni 2: Hekk kif l-iskejjer jibda jiżżerżaq 'l isfel mir-rampa, l-għoli jonqos, inaqqas l-enerġija interna u l-enerġija potenzjali, iżda jżid l-enerġija kinetika tiegħu, hekk kif tiżdied il-veloċità tiegħu. L-enerġija tinbidel f'enerġija kinetika. Meta l-iskejjer jilħaq l-iktar punt baxx tar-rampa (pożizzjoni 2), l-enerġija potenzjali tiegħu hija żero (għoli = 0m), waqt li huwa jikseb l-ogħla veloċità fil-vjaġġ tiegħu r-rampa.
  • Pożizzjoni 3: Hekk kif ir-rampa titla ', l-iskejjer jitlef il-veloċità, u jnaqqas l-enerġija kinetika tiegħu, iżda l-enerġija interna tiżdied, u l-enerġija potenzjali, hekk kif jikseb l-għoli.
Konservazzjoni tal-enerġija fit-termodinamika.
citeia.com (fig 8)

It-tieni liġi tat-termodinamika:

It-tieni liġi hija relatata mal- "kwalità" tal-enerġija, fl-ottimizzazzjoni tal-konverżjoni u / jew it-trasmissjoni tal-enerġija. Din il-liġi tistabbilixxi li fi proċessi reali l-kwalità tal-enerġija għandha t-tendenza li tonqos. Id-definizzjoni tal-proprjetà termodinamika "entropija" hija introdotta. Fid-dikjarazzjonijiet tat-tieni liġi huwa stabbilit meta jista 'jseħħ proċess u meta ma jistax, anke jekk l-ewwel liġi tkompli titwettaq. Ara l-figura 9.

Sens ta 'trasferiment tas-sħana.
citeia.com (fig 9)

Liġi Żero:

Il-liġi żero tiddikjara li jekk żewġ sistemi f'ekwilibriju mat-tielet huma f'ekwilibriju ma 'xulxin. Pereżempju, għall-Figura 10, jekk A tkun f'ekwilibriju termali ma 'C, u C tkun f'ekwilibriju termali ma' B, allura A tkun f'ekwilibriju termali ma 'B.

Liġi żero tat-termodinamika
citeia.com (fig 10)

Kunċetti oħra tat-Termodinamika

Sistema

Parti mill-univers li hija ta 'interess jew studju. Għat-tazza tal-kafè fil-Figura 11, is- "sistema" hija l-kontenut tat-tazza (kafè) fejn jista 'jiġi studjat it-trasferiment tal-enerġija termali. Ara l-figura 12. [4]

Sistema, konfini u ambjent ta 'sistema termodinamika.
citeia.com (fig 11)

Ambjent

Huwa l-bqija tal-univers estern għas-sistema taħt studju. Fil-Figura 12, it-tazza tal-kafè hija meqjusa bħala l- "bordura" li fiha l-kafè (sistema) u dak li hu barra t-tazza (bordura) huwa l- "ambjent" tas-sistema.

Sistema termodinamika li tispjega l-ekwilibriju termodinamiku.
citeia.com (fig 12)

Ekwilibriju Termodinamiku

Iddikjara li fiha l-proprjetajiet tas-sistema huma definiti sew u ma jvarjawx maż-żmien. Meta sistema tippreżenta ekwilibriju termali, ekwilibriju mekkaniku u ekwilibriju kimiku, tkun f '"ekwilibriju termodinamiku". F'ekwilibriju, sistema ma tistax timmodifika l-istat tagħha sakemm aġent estern ma jaġixxix fuqha. Ara l-figura 13.

Ekwilibriju termodinamiku
citeia.com (fig 13)

Ħajt

Entità li tippermetti jew tipprevjeni interazzjonijiet bejn sistemi. Jekk il-ħajt jippermetti l-passaġġ tas-sustanza, jingħad li huwa ħajt permeabbli. Ħajt adiabatiku huwa wieħed li ma jippermettix it-trasferiment tas-sħana bejn żewġ sistemi. Meta l-ħajt jippermetti t-trasferiment tal-enerġija termali jissejjaħ ħajt diatermiku. Ara l-figura 14.

Ħajt ta 'sistema termodinamika
citeia.com (14 fig)

Konklużjonijiet

L-enerġija hija l-abbiltà li tmexxi l-materja. Dan jista 'jiġi ttrasformat billi tiġi modifikata s-sitwazzjoni jew l-istat tiegħu.

It-Termodinamika hija xjenza li tistudja l-iskambji u t-trasformazzjonijiet tal-enerġija fi proċessi. L-istudju tat-trasformazzjonijiet tal-enerġija fit-termodinamika huwa bbażat fuq erba 'liġijiet. L-ewwel u t-tieni liġijiet huma relatati mal-kwalità u l-kwantità tal-enerġija; filwaqt li t-tielet u r-raba 'liġijiet huma relatati ma' proprjetajiet termodinamiċi (temperatura u entropija).

It-temperatura hija miżura tal-grad ta 'aġitazzjoni tal-molekuli li jiffurmaw korp, filwaqt li s-sħana hija t-trasferiment ta' enerġija termali bejn żewġ korpi li huma f'temperaturi differenti.

L-ekwilibriju termodinamiku jeżisti meta s-sistema tkun fl-istess ħin f'ekwilibriju termali, ekwilibriju mekkaniku u ekwilibriju kimiku.

Nota ta 'ringrazzjament: Għall - iżvilupp ta 'dan l - artikolu kellna l - unur li jkollna l - parir tal - Ing. Marisol Pino, Speċjalista fl-Istrumentazzjoni u l-Kontroll Industrijali.