Тэрмадынаміка - гэта ... Вызначэнне, законы, прымяненне і працэсы

Што такое тэрмадынаміка? Гэта раздзел фізікі, які займаецца вывучэннем уласцівасцяў макраскапічным сістэм. Пры гэтым пад вывучэнне таксама трапляюць спосабы ператварэння энергіі і метады яе перадачы. Тэрмадынаміка - гэта раздзел фізікі, які вывучае працэсы, якія адбываюцца ў сістэмах, і іх стану. Пра тое, што яшчэ трапляе ў спіс вывучаюцца ёй рэчаў, мы сёння і пагаворым.

вызначэнне

На малюнку ніжэй можна ўбачыць прыклад термограммы, атрыманай пры вывучэнні збана з гарачай вадой.

Тэрмадынаміка - гэта навука, якая абапіраецца на абагульненыя факты, атрыманыя дасведчаным шляхам. Якія адбываюцца ў тэрмадынамічных сістэмах працэсы апісваюцца пры дапамозе выкарыстання макраскапічным велічынь. У іх спіс уваходзяць такія параметры, як канцэнтрацыя, ціск, тэмпература і таму падобныя. Зразумелая справа, што да асобных малекулам яны непрыдатныя, а зводзяцца да апісання сістэмы ў агульным яе выглядзе (у адрозненне ад тых велічынь, якія выкарыстоўваюцца ў электрадынаміцы, напрыклад).

Тэрмадынаміка - гэта раздзел фізікі, які таксама мае і свае законы. Яны, падобна астатнім, носяць агульны характар. Канкрэтныя дэталі будовы таго ці іншага абранага намі рэчывы не акажуць значнага ўплыву на характар законаў. Менавіта таму кажуць, што гэты раздзел фізікі з'яўляецца адным з найбольш прыдатныя (ці, дакладней сказаць, паспяхова ўжываюцца) у навуцы і тэхніцы.

прымяненне

Пералічваць прыклады можна вельмі доўга. Напрыклад, шмат рашэнняў, заснаваных на тэрмадынамічных законах, можна сустрэць у галіне цеплавой тэхнікі або электраэнергетыкі. Што і казаць аб апісанні і разуменні хімічных рэакцый, фазавых пераходаў, з'яў пераносу. У пэўным сэнсе тэрмадынаміка "супрацоўнічае" з квантавай дынамікай. Сфера іх судакранання - гэта апісанне з'явы чорных дзюр.

законы

Карцінка вышэй дэманструе сутнасць аднаго з тэрмадынамічных працэсаў - канвекцыі. Цёплыя пласты рэчывы падымаюцца наверх, халодныя - апускаюцца ўніз.

Альтэрнатыўнае назву законаў, якое, дарэчы, ужываецца не ў прыклад часцей, гэта пачатку тэрмадынамікі. На сённяшні дзень іх вядома тры (плюс адно "нулявы", ці "агульнае"). Але перад тым як казаць аб тым, што прадугледжвае кожны з законаў, паспрабуем адказаць на пытанне аб тым, што такое пачатку тэрмадынамікі.

Яны ўяўляюць сабой сукупнасць пэўных пастулатаў, якія кладуцца ў аснову разумення падзей, якія адбываюцца ў макросистемах працэсаў. Палажэнні пачаў тэрмадынамікі ўсталёўваліся эмпірычным шляхам па меры правядзення цэлых серый досведаў і навуковых даследаванняў. Такім чынам, існуюць пэўныя доказы, якія дазваляюць нам узяць пастулаты на ўзбраенне без адзінага сумневы ў іх дакладнасці.

Некаторыя людзі задаюцца пытаннем аб тым, навошта тэрмадынаміцы патрэбныя гэтыя самыя законы. Ну, можна сказаць, што неабходнасць іх выкарыстання абумоўлена тым, што ў дадзеным раздзеле фізікі макраскапічныя параметры апісваюцца ў агульным выглядзе, без якога-небудзь намёку на разгляду іх мікраскапічнай прыроды або асаблівасцяў таго ж плана. Гэта сфера не тэрмадынамікі, а ўжо статыстычнай фізікі, калі казаць канкрэтней. Яшчэ адной важнай рэччу з'яўляецца той факт, што пачатку тэрмадынамікі не залежаць адзін ад аднаго. Гэта значыць адно з другога вывесці не атрымаецца.

прымяненне

Прымяненне тэрмадынамікі, як было сказана раней, ідзе па многіх напрамках. За аснову бярэцца, дарэчы, адно з яе пачаў, якое інакш інтэрпрэтуецца ў форме закона захавання энергіі. Тэрмадынамічныя рашэнні і пастулаты паспяхова ўкараняюцца ў такія галіны, як энергетычная прамысловасць, біямедыцына, хімія. Вось у біялагічнай энергетыцы паўсюдна выкарыстоўваецца закон захавання энергіі і закон верагоднасці і накіраванасці тэрмадынамічнага працэсу. Разам з гэтым, там выкарыстоўваюцца тры найбольш распаўсюджаных паняцці, на якіх грунтуецца ўся праца і яе апісанне. Гэта тэрмадынамічная сістэма, працэс і фаза працэсу.

працэсы

Працэсы ў тэрмадынаміцы маюць розную ступень складанасці. Іх налічваецца сем штук. Наогул, пад працэсам у такім выпадку варта разумець не што іншае, як змяненне макраскапічнага стану, у якое сістэма была прыведзена раней. Варта разумець, што розніца паміж умоўным пачатковым станам і канчатковым вынікам можа быць нікчэмнай.

Калі розніца бясконца малая, то які адбыўся працэс мы цалкам можам назваць элементарным. Калі мы будзем абмяркоўваць працэсы, то прыйдзецца звярнуцца да згадвання дадатковых тэрмінаў. Адзін з іх - гэта "рабочае цела". Рабочым целам называецца сістэма, у якой адбываецца адзін цеплавой працэс або некалькі.

Умоўна працэсы падпадзяляюцца на нераўнаважных і раўнаважкія. У выпадку з апошнім усё стану, праз якія трэба прайсці тэрмадынамічнай сістэме, з'яўляюцца, адпаведна, нераўнаважных. Часцяком змена станаў ідзе ў такіх выпадках хуткімі тэмпамі. А вось раўнаважкія працэсы блізкія да квазистатическим. У іх змены праходзяць на парадак больш павольна.

Цеплавыя працэсы, якія адбываюцца ў тэрмадынамічных сістэмах, могуць быць як зварачальным, так і незваротнымі. Для таго каб зразумець сутнасць, разаб'ем ў сваім уяўленні паслядоўнасць дзеянняў на пэўныя прамежкі. Калі мы можам зрабіць той жа працэс у зваротным напрамку з тымі ж "прамежкавымі станцыямі", то яго можна назваць зварачальным. У адваротным выпадку зрабіць гэта не атрымаецца.