Технология

Принсипҳои термодинамикӣ

Барои фаҳмидани роҳи осон ба ҷаҳони васеъ ва мураккаби Термодинамика, тавсия дода мешавад, ки аз баррасии истилоҳоти асосӣ, шиносоӣ бо принсипҳои термодинамикӣ қадам ба қадам шурӯъ кунед ва пас қонунҳои термодинамикаро амиқтар омӯзед, чӣ гуна онҳо математикӣ ифода ёфтаанд ва татбиқи он.

Бо чор қонуни термодинамика (қонуни сифр, қонуни якум, қонуни дуюм ва қонуни сеюм) тавсиф карда мешавад, ки чӣ гуна интиқол ва табдили энергия дар байни системаҳои гуногун кор мекунанд; асоси дарки бисёр падидаҳои физикию кимиёвии табиат мебошад.

Баррасии мафҳумҳои асосӣ

Мо шуморо барои дидани мақола даъват мекунем ТЕРМОДИНАМИКА, он чист ва барномаҳои он

Сарпӯши мақолаи термодинамика
citeia.com

Шумо метавонед ин маълумотро бо мақола пурра кунед Қудрати қонуни Ватт (Барномаҳо - Машқҳо) Барои ҳоло МО ПАЙРАВ ... МЕКУНЕМ ...

Шаклҳои энергия

Энергетика, хусусияти ҷисмҳо барои тағир додани худ бо роҳи тағир додани вазъ ё ҳолати онҳо, дар шаклҳои мухталиф аст, масалан энергияи кинетикӣ, энергияи потенсиалӣ ва энергияи дохилии ҷисмҳо. Ба расми 1 нигаред.

Баъзе шаклҳои энергия, ки дар қонунҳои термодинамика оварда шудаанд.
citeia.com

Кор

Ин ҳосили қувва ва ҷойивазкунӣ аст, ки ҳарду дар як самт чен карда мешаванд. Барои ҳисоб кардани кор, ҷузъи қуввае истифода мешавад, ки ба ҷойивазкунии ҷисм параллел аст. Кор бо Nm, Joule (J), ft.lb-f ё BTU чен карда мешавад. Ба расми 2 нигаред.

Кори механикӣ, унсуре, ки мо онро дар принсипҳои термодинамика пайдо карда метавонем.
citeia.com

Гармӣ (Q)

Интиқоли энергияи гармӣ байни ду ҷисм, ки дар ҳарорати мухталиф ҳастанд ва он танҳо ба он маъно рух медиҳад, ки ҳарорат паст мешавад. Гармӣ дар Joule, BTU, pound-feet ё бо калория чен карда мешавад. Ба расми 3 нигаред.

Гармӣ
Тасвири 3. Гармӣ (https://citeia.com)

Принсипҳои термодинамикӣ

Қонуни сифр - принсипи сифр

Қонуни сифрии термодинамика мегӯяд, ки агар ду ҷисм, A ва B, бо ҳамдигар дар мувозинати ҳароратӣ бошанд ва ҷисми A бо ҷисми сеюми C дар мувозинат бошад, пас объекти B дар мувозинати ҳароратӣ бо C ҷойгир аст. вақте ки ду ва ё зиёда ҷисмҳо дар як ҳароратанд. Ба расми 4 нигаред.

Намунаи Қонуни сифрии термодинамика.
citeia.com

Ин қонун қонуни асосии термодинамика ҳисобида мешавад. Он ҳамчун "Қонуни сифр" муқаррар карда шудааст, дар соли 1935, зеро он пас аз таҳияи қонунҳои якум ва дуюми термодинамика гузошта шуд.

Қонуни 1-уми Термодинамика (Принсипи ҳифзи энергия)

Изҳороти Қонуни якуми Термодинамика:

Қонуни якуми термодинамика, ки онро ҳамчун принсипи ҳифзи энергия низ меноманд, мегӯяд, ки энергия ба вуҷуд намеояд ё нобуд намешавад, он танҳо ба навъи дигари энергия мубаддал мешавад ё аз як объект ба объекти дигар интиқол дода мешавад. Ҳамин тавр миқдори умумии энергия дар коинот тағир намеёбад.

Қонуни аввал дар «ҳама чиз» иҷро мешавад, энергия интиқол ва пайваста табдил меёбад, масалан, дар баъзе дастгоҳҳои барқӣ, аз қабили миксерҳо ва омехтаҳо, энергияи электрикӣ ба энергияи механикӣ ва ҳароратӣ табдил меёбад, дар бадани инсон онҳо химиявӣ мешаванд энергияи ғизое, ки ҳангоми ҳаракат кардани бадан ба энергияи кинетикӣ дохил карда мешавад ё мисолҳои дигаре, ба монанди мисолҳое, ки дар расми 5 нишон дода шудаанд.

Намунаҳои тағирёбии энергия дар доираи қонунҳои термодинамика.
citeia.com

Муодилаи қонуни якуми термодинамика:

Муодилаи қонуни аввал дар доираи принсипҳои термодинамикӣ тавозунеро ифода мекунад, ки бояд дар байни намудҳои гуногуни энергия дар раванди додашуда мавҷуд бошад. Азбаски, дар системаҳои пӯшида [1] мубодилаи энергияро танҳо тавассути интиқоли гармӣ ва ё кори анҷомдодашуда (ё тавассути система) додан мумкин аст, муқаррар карда шудааст, ки тағирёбии энергияи система ба ҷамъи баробар аст интиқоли энергия тавассути гармӣ ва тавассути кор. Ба расми 6 нигаред.

Тавозуни энергия барои системаҳои пӯшида, ки дар принсипҳои термодинамикӣ шарҳ дода шудаанд.
citeia.com

Бо назардошти он, ки энергияҳое, ки дар ин тавозуни энергетикӣ баррасӣ мешаванд, энергияи кинетикӣ, энергияи потенсиалӣ ва энергияи дохилӣ мебошанд [1], тавозуни энергетикӣ барои системаҳои пӯшида тавре ки дар расми 7 нишон дода шудааст, боқӣ мемонад.

  • (Эк) Энергияи кинетикӣ, аз сабаби ҳаракати бадан;
  • (Эп) Энергияи эҳтимолӣ, бинобар мавқеи ҷисм дар майдони ҷозиба;
  • (Ё) Энергияи дохилӣ, аз ҳисоби саҳми микроскопии энергияи кинетикӣ ва потенсиалии молекулаҳои дохилии ҷисм.
Тавозуни энергетикӣ барои системаҳои пӯшида
Диаграммаи 7. Тавозуни энергетикӣ барои системаҳои пӯшида (https://citeia.com)

Машқи 1.

Контейнери мӯҳршуда дорои моддаест, ки энергияи аввалияаш 10 кҶ мебошад. Моддаро бо винте, ки 500 Ҷ кор мекунад, ба ҳам омехта мекунанд, дар ҳоле ки манбаи гармӣ ба модда 20 кҶ гармӣ медиҳад. Ғайр аз ин, дар давоми раванд 3kJ гармӣ ба ҳаво хориҷ мешавад. Энергияи ниҳоии моддаро муайян кунед. Ба расми 8 нигаред.

Изҳороти машқҳои термодинамикӣ
Тасвири 8. Изҳороти машқи 1 (https://citeia.com)
Ҳалли

Дар расми 9 шумо метавонед гармии аз тарафи манбаи гармӣ иловашударо бубинед, ки он «мусбат» ҳисобида мешавад, зеро он энергияи моддаро зиёд мекунад, гармии ба ҳаво баромада, манфӣ аст, зеро он энергияи моддаро кам мекунад ва кори винт, ки энергияро афзоиш дод, аломати мусбат гирифт.

Равиш - татбиқи қонунҳои термодинамикӣ
citeia.com

Дар расми 10 тавозуни энергетикӣ оварда шудааст, ки тибқи қонуни якуми термодинамика ва энергияи ниҳоии модда ба даст оварда шудааст.

Ҳал - Машқи термодинамика
citeia.com

Қонуни дуюми термодинамика

Якчанд изҳороти қонуни дуюми термодинамика мавҷуданд: Изҳороти Планк-Келвин, Клаузиус, Карно. Ҳар яки онҳо ҷанбаҳои гуногуни қонуни дуюмро нишон медиҳанд. Умуман, қонуни дуюми термодинамика постулатҳо медиҳад:

  • Самти равандҳои термодинамикӣ, бебозгашти падидаҳои физикӣ.
  • Самаранокии мошинҳои гармидиҳӣ.
  • Хусусияти "энтропия" -ро ворид кунед.

Самти равандҳои термодинамикӣ:

Дар табиат худсарона энергия ҷараён мегирад ё аз ҳолати баландтарин ба ҳолати пасти энергетикӣ интиқол дода мешавад. Гармӣ аз ҷисмҳои гарм ба ҷисмҳои хунук равон мешавад ва на баръакс. Ба расми 11 нигаред.

Равандҳои бебозгашт дар доираи қонунҳо ва принсипҳои термодинамикӣ.
Тасвири 11. Равандҳои бебозгашт (https://citeia.com)

Самаранокӣ ё иҷрои гармӣ:

Мувофиқи қонуни якуми термодинамика, энергия на офарида мешавад ва на нобуд, балки онро табдил додан ё интиқол додан мумкин аст. Аммо дар ҳама ҳолатҳои интиқол ё тағирёбии энергия миқдори он барои кор фоиданок нест. Ҳангоми интиқол ё тағирёбии энергия, қисми энергияи аввалия ҳамчун энергияи гармӣ хориҷ мешавад: энергия таназзул мекунад, сифаташро гум мекунад.

Дар ҳама гуна табдили энергия миқдори энергияи ба даст овардашуда ҳамеша аз энергияи додашуда камтар аст. Коэффитсиенти ҳароратӣ миқдори гармӣ аз манбаест, ки ба кор мубаддал мешавад, таносуби байни энергияи муфиди бадастомада ва энергияе, ки дар дигаргунӣ дода мешавад. Ба расми 12 нигаред.

Таносуби байни энергияи муфиди бадастомада ва энергияи дар дигаргунӣ додашуда
citeia.com

Мошини гармӣ ё мошини гармӣ:

Мошини гармӣ дастгоҳест, ки қисман гармиро ба кор ва ё энергияи механикӣ табдил медиҳад, барои ин манбаъе лозим аст, ки гармиро дар ҳарорати баланд таъмин мекунад.

Дар мошинҳои гармидиҳанда моддае ба монанди буғи об, ҳаво ё сӯзишворӣ истифода мешавад. Модда бо роҳи даврӣ як қатор тағиротҳои термодинамикиро аз сар мегузаронад, то ки мошин муттасил кор кунад.

Машқи 2.

Муҳаррики воситаи нақлиёти боркаш ҳангоми сӯхтан бензин гармӣ истеҳсол мекунад. Барои ҳар як гардиши муҳаррик гармии 5 кДж ба 1кҶ кори механикӣ мубаддал мешавад. Самаранокии муҳаррик чӣ гуна аст? Барои ҳар як гардиши муҳаррик чӣ қадар гармӣ ҷудо мешавад? Ба расми 13 нигаред

Машқи термодинамикӣ
Тасвири 13. машқи 2 (https://citeia.com)
Ҳалли
Ҳисоби самаранокӣ
Тасвири 13. Ҳисобкунии самаранокӣ - машқи 2 (https://citeia.com)

Барои муайян кардани гармии озодшуда, чунин мешуморанд, ки дар мошинҳои гармӣ кори тӯр ба интиқоли гармии соф ба система баробар аст. Ба расми 14 нигаред.

Ҳисоб кардани гармии партов
Тасвири 14. Ҳисоб кардани гармии партовҳо - машқи 2 (https://citeia.com)

Энтропия:

Энтропия дараҷаи тасодуфӣ ё бетартибӣ дар система мебошад. Энтропия имкон медиҳад миқдори қисми энергия, ки барои истеҳсоли кор истифода намешавад, яъне миқдоран тағирнопазирии раванди термодинамикиро имкон медиҳад.

Ҳар як интиқоли энергия, ки рух медиҳад, энтропияи коинотро зиёд мекунад ва миқдори энергияи коршоямро барои иҷрои кор кам мекунад. Ҳар гуна раванди термодинамикӣ ба самте идома хоҳад ёфт, ки энтропияи умумии оламро зиёд мекунад. Ба расми 15 нигаред.

Энтропия
Тасвири 15. Энтропия (https://citeia.com)

Қонуни 3-юми Термодинамика

Қонуни сеюми термодинамика ё Нерст Постулат

Қонуни сеюми термодинамика бо ҳарорат ва хунуккунӣ алоқаманд аст. Дар он гуфта мешавад, ки энтропияи система дар сифри мутлақ як доимии муайян аст. Ба расми 16 нигаред.

Нули мутлақ ин пасттарин ҳароратест, ки дар зери он акнун ченаки камтаре мавҷуд нест, аммо он хунуктаринест, ки бадан метавонад бошад. Нули мутлақ 0 К, ба -273,15 equivalentC баробар аст.

Қонуни сеюми термодинамика
Тасвири 16. Қонуни сеюми термодинамика (https://citeia.com)

Хулоса

Чор принсипи термодинамикӣ мавҷуданд. Дар принсипи сифр муқаррар карда шудааст, ки мувозинати ҳароратӣ ҳангоми ҳарорати якхела будани ду ва ё зиёда ҷисм ба амал меояд.

Қонуни якуми термодинамика дар бораи ҳифзи энергия дар байни равандҳо, қонуни дуввуми термодинамика бошад, дар бораи самтбахшӣ аз энтропияи аз паст ба баландтарин ва самаранокӣ ё кори муҳаррикҳои гармидиҳанда, ки гармиро ба кор табдил медиҳанд, баррасӣ мекунад.

Қонуни сеюми термодинамика бо ҳарорат ва хунуккунӣ алоқаманд аст, дар он гуфта мешавад, ки энтропияи система дар сифри мутлақ як доимии муайян аст.

Эзоҳ диҳед

Суроғаи почтаи электронии шумо нест, нашр карда мешавад. Майдонҳои талаб карда мешавад, бо ишора *

Ин сомона ба воситаи Akismet барои кам кардани спам истифода мешавад. Омӯзед, ки чӣ тавр маълумотҳои худро тафтиш кунед.