Έννοια της θερμοδυναμικής (τι είναι, έννοια και ορισμός)

Τι είναι η θερμοδυναμική:

Η θερμοδυναμική είναι ο κλάδος της φυσικής που μελετά τη σχέση μεταξύ θερμότητας, εφαρμοζόμενης δύναμης (επίσης γνωστής ως εργασία) και μεταφοράς ενέργειας.

Η λέξη θερμοδυναμική προέρχεται από τις ελληνικές ρίζες θερμο- (θερμο- ) που σημαίνει «θερμότητα», και λειτουργίαμικός (dynamikós) , που με τη σειρά του προέρχεται από την ενέργειαμι (dýnamis) , που σημαίνει «δύναμη» ή «δύναμη».

Οι θερμοδυναμικές διεργασίες καθορίζονται από τρεις βασικούς νόμους.

• Ο πρώτος νόμος μας επιτρέπει να καταλάβουμε πώς εξοικονομείται ενέργεια. Ο δεύτερος νόμος χρησιμοποιείται για να γνωρίζει τις προϋποθέσεις που απαιτούνται για τη μεταφορά ενέργειας. Ο τρίτος νόμος χρησιμεύει για να γνωρίζει τη συμπεριφορά των συστημάτων στην ισορροπία.

Η κατανόηση των θερμοδυναμικών διεργασιών είναι σημαντική σε τομείς όπως η βιομηχανική μηχανική όπου είναι απαραίτητη η χρήση μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας για τη λειτουργία πολλαπλών μηχανών.

Οι νόμοι της θερμοδυναμικής μας επιτρέπουν επίσης να κατανοήσουμε πώς λειτουργούν τα συστήματα σε τομείς όπως η βιοχημεία, η κοσμολογία και η γενετική.

Νόμοι της θερμοδυναμικής

Υπάρχουν τρεις νόμοι στη θερμοδυναμική που εξηγούν πώς λειτουργούν και μεταδίδονται η θερμότητα και η ενέργεια. Παρακάτω, τους εξηγούμε λεπτομερώς.

Πρώτος νόμος θερμοδυναμικής

Ο πρώτος νόμος ασχολείται με τη διατήρηση της ενέργειας: η ενέργεια δεν δημιουργείται ούτε καταστρέφεται, αλλά μεταμορφώνεται μόνο. Για παράδειγμα:

1. Η ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια για ένα πρατήριο καυσίμων. Αυτή η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση της μπαταρίας του ηλεκτρικού αυτοκινήτου. Το ηλεκτρικό αυτοκίνητο μπορεί να μετατρέψει τη συσσωρευμένη ενέργεια σε μετατόπιση.

Η ενέργεια, επομένως, είναι πάντα σε κίνηση.

Ο απλοποιημένος τύπος θα ήταν ο ακόλουθος:

Δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής

Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε δύο πράγματα:

• Η κατεύθυνση στην οποία πραγματοποιείται η μεταφορά ενέργειας Οι συνθήκες που είναι απαραίτητες για την αντιστροφή της διαδικασίας.

Από εδώ μαθαίνουμε ότι υπάρχουν αναστρέψιμες και μη αναστρέψιμες διαδικασίες.

Για παράδειγμα, το επιτραπέζιο αλάτι αναμιγνύεται αυτόματα με νερό μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται αραίωση. Αυτή η διαδικασία απελευθερώνει θερμότητα.

Προκειμένου να αντιστραφεί αυτή η διαδικασία και να σχηματιστούν πάλι κρύσταλλοι αλατιού, πρέπει να εφαρμοστεί θερμότητα, η οποία επιτρέπει στο νερό να εξατμιστεί και να το διαχωρίσει από το άλας. Το σύστημα απορροφά θερμότητα.

Ο απλοποιημένος τύπος θα ήταν ο ακόλουθος: