Térmodinamik, naon éta sareng aplikasi na

Thermodinamika mangrupikeun élmu dumasarkeun kana ulikan énergi. Prosés termodinamika lumangsung sapopoé dina kahirupan sadidinten, di bumi, di industri, kalayan transformasi énergi, sapertos dina alat AC, kulkas, mobil, kulub, sareng anu sanésna. Maka pentingna ulikan Térmodinamik, dumasar kana opat hukum dasar anu netepkeun hubungan antara kualitas sareng jumlah énergi, sareng sipat termodinamika.

Pikeun ngartos hukum Térmodinamik, ku cara anu gampang, perlu mimitian ti sababaraha konsép dasar anu kakeunaan di handap, sapertos énergi, panas, suhu, sareng anu sanésna.

Kami ngajak anjeun ningali tulisanana Kakuatan Hukum Watt (Aplikasi - Latihan)

Térmodinamik

A sajarah saeutik:

Térmodinamika nalungtik patukeuran sareng transformasi énergi dina prosés. Parantos taun 1600-an Galileo mimiti ngalaksanakeun kajian di daérah ieu, kalayan diciptakeun térmométer kaca, sareng hubungan kapadetan cairan sareng suhu na.

Kalayan révolusi industri, panilitian dilakukeun pikeun terang hubungan antara panas, damel sareng énérgi bahan bakar, ogé pikeun ningkatkeun kinerja mesin uap, termodinamika anu muncul salaku élmu panilitian, ti 1697 sareng mesin uap Thomas Savery Hukum munggaran sareng kadua térmodinamika didirikeun taun 1850. Seueur élmuwan sapertos Joule, Kelvin, Clausius, Boltzmann, Carnot, Clapeyron, Gibbs, Maxwell, sareng sajabana, nyumbang kana pamekaran élmu ieu, "Thermodynamics."

Naon termodinamika?

Thermodinamika mangrupikeun élmu anu nalungtik transformasi énergi. Kusabab mimitina diajar pikeun ngarobah panas kana kakuatan, dina mesin uap, kecap Yunani "termos" sareng "dinamis" dianggo pikeun namina élmu énggal ieu, ngawangun kecap "termodinamika". Tingali gambar 1.

Aplikasi Thermodinamika

Daérah panerapan termodinamika lega pisan. Transformasi énergi lumangsung dina sababaraha prosés tina awak manusa, kalayan nyerna dahareun, kana sababaraha prosés industri pikeun produksi produk. Di bumi ogé aya alat anu termodinamika dilarapkeun kana beusi, pamanas cai, AC, sareng anu sanésna. Prinsip-prinsip térmodinamika ogé diterapkeun dina rupa-rupa widang, sapertos di pembangkit listrik, mobil, sareng rokét. Tingali gambar 2.

Dasar tina Térmodinamik

Énergi (E)

Harta tina badan atanapi sistem anu sanés bahan atanapi sistem anu tiasa dirobih ku ngarobih kaayaan atanapi kaayaan na. Éta ogé dihartikeun salaku poténsial atanapi kamampuan mindahkeun bahan. Dina gambar 3 anjeun tiasa ningali sababaraha sumber énergi.

Bentuk tanaga

Énergi aya dina sababaraha bentuk, sapertos angin, listrik, mékanis, énergi nuklir, sareng anu sanés. Dina pangajaran térmodinamika, énergi kinétik, énergi poténsial sareng énergi internal awak dianggo. Énergi kinétik (Ec) aya hubunganana sareng kagancangan, énergi poténsial (Ep) kalayan jangkungna sareng énergi internal (U) kalayan gerakan molekul internal. Tingali gambar 4.

Panas (Q):

Mindahkeun tanaga termal antara dua awak anu dina suhu anu bénten. Panas diukur dina Joule, BTU, pon-kaki, atanapi dina kalori.

Suhu (T):

Éta mangrupikeun ukuran énergi kinétik tina atom atanapi molekul anu ngawangun objék matéri naon waé. Éta ngukur tingkat agitasi tina molekul internal obyék, énergi termal na. Gerak molekulna langkung ageung, luhurna suhu. Éta diukur dina derajat Celcius, derajat Kelvin, derajat Rankine, atanapi derajat Fahrenheit. Dina gambar 5, kasaruaan antara sababaraha skala suhu ditampilkeun.

Prinsip Térmodinamik

Panilitian ngeunaan transformasi énergi dina termodinamika dumasarkeun kana opat hukum. Hukum kahiji sareng kadua aya hubunganana sareng kualitas sareng jumlah énergi; sedengkeun hukum katilu sareng kaopat aya hubunganana sareng sipat termodinamika (suhu sareng éntropi). Tingali inohong 6 sareng 7.

Hukum Mimiti Térmodinamika:

Hukum anu munggaran netepkeun prinsip konservasi énergi. Énergi tiasa ditransferkeun tina hiji awak kana awak anu sanésna, atanapi dirobih kana bentuk énergi anu sanés, tapi teras-terasan dilestarikan, janten total énergi teras-terasan tetep konstan.

Tanjakan skating mangrupikeun conto anu hadé tina Hukum Konservasi énergi, dimana mendakan yén énergi henteu diciptakeun atanapi dirusak, tapi dirobah janten jinis énergi sanés. Pikeun skater sapertos gambar 8, nalika kakuatan gravitasi ukur aya pangaruh, urang kedah:

• Posisi 1: Nalika skater aya di luhur tanjakan, anjeunna ngagaduhan énergi internal sareng énergi poténsial kusabab jangkungna anjeunna, tapi énergi kinétikna nol kusabab anjeunna henteu gerak (kagancangan = 0 m / s).
• Posisi 2: Nalika skater mimiti ngageser ka handap tanjakan, jangkungna turun, ngirangan énergi internal sareng énergi poténsial, tapi ningkatkeun énergi kinétikna, kumargi laju na ningkat. Énergi dirobih janten énergi kinétik. Nalika skater ngahontal titik paling handap tina tanjakan (posisi 2), énergi poténsialna nyaéta nol (jangkungna = 0m), nalika anjeunna kéngingkeun kecepatan pangluhurna dina perjalanan na di jalan.
• Posisi 3: Nalika tanjakan naék, skater kaleungitan kagancangan, nurunkeun énergi kinétikna, tapi énergi internal naék, sareng énergi poténsial, nalika anjeunna kéngingkeun jangkungna.

Hukum kadua termodinamika:

Hukum kadua aya hubunganana sareng "kualitas" énergi, dina optimalisasi konvérsi sareng / atanapi pangiriman énergi. Hukum ieu netepkeun yén dina prosés anu nyata kualitas énergi condong turun. Definisi sipat termodinamika "entropy" diwanohkeun. Dina pernyataan undang-undang anu kadua, éta ditetepkeun nalika prosés tiasa kajantenan sareng nalika éta henteu tiasa, bahkan upami hukum anu munggaran teras-teras diturut. Tingali gambar 9.

Hukum Nol:

Hukum nol nyatakeun yén upami dua sistem dina kasatimbangan sareng anu katilu éta dina kasaimbangan saling. Salaku conto, pikeun Gambar 10, upami A aya dina kasaimbangan termal sareng C, sareng C aya dina kasaimbangan termal sareng B, maka A aya dina kasaimbangan termal sareng B.

Konsép sanésna dina Termodinamika

sistim

Bagéan alam semesta anu dipikaresep atanapi diajar. Pikeun cangkir kopi dina Gambar 11, "sistem" mangrupikeun eusi cangkir (kopi) dimana mindahkeun énergi termal tiasa ditalungtik. Tingali gambar 12. [4]

Lingkungan

Mangrupikeun sésa alam semesta anu éksternal kana sistem anu ditalungtik. Dina Gambar 12, cangkir kopi dianggap "wates" anu ngandung kopi (sistem) sareng naon anu aya diluar cangkir (wates) mangrupikeun "lingkungan" sistem.

Kasatimbangan Térmodinamik

Kaayaan numana sipat sistem ditetepkeun kalayan leres sareng henteu bénten-bénten waktos. Nalika sistem nampilkeun kasatimbangan termal, kasaimbangan mékanis sareng kasaimbangan kimia, éta aya dina "kasatimbangan termodinamika". Dina kasatimbangan, sistem henteu tiasa ngarobih kaayaan na kecuali agén éksternal anu nindak. Tingali gambar 13.

Tembok

Éntitas anu ngamungkinkeun atanapi nyegah interaksi antar sistem. Upami témbok ngamungkinkeun ngalirén zat, éta cenah tembok témbok. Tembok adiabatic mangrupikeun tembok anu henteu ngantep mindahkeun panas antara dua sistem. Nalika témbok ngamungkinkeun mindahkeun énergi termal éta disebut témbok diathermic. Tingali gambar 14.

conclusions

Énergi nyaéta kamampuan mindahkeun masalah. Ieu tiasa dirobih ku ngarobih kaayaan atanapi kaayaan na.

Thermodinamika mangrupikeun élmu anu nalungtik patukeuran sareng transformasi énergi dina prosés. Panilitian ngeunaan transformasi énergi dina termodinamika dumasarkeun kana opat hukum. Hukum kahiji sareng kadua aya hubunganana sareng kualitas sareng jumlah énergi; sedengkeun hukum katilu sareng kaopat aya hubunganana sareng sipat termodinamika (suhu sareng éntropi).

Suhu mangrupikeun ukuran tingkat agitasi molekul anu ngawangun awak, sedengkeun panas mangrupikeun mindahkeun tanaga termal antara dua awak anu dina suhu anu bénten-bénten.

Kaseimbangan termodinamika aya nalika sistemna sakaligus dina kasatimbangan termal, kasatimbangan mékanis, sareng kasaimbangan kimia.

Catetan hatur nuhun: Pikeun pamekaran tulisan ieu kami ngagaduhan kahormatan ngagaduhan naséhat ti Ing. Marisol Pino, Spesialis Instrumentasi Industrial sareng Kontrol.