Термодинамик гэж юу вэ? Энэ бол макроскопийн системийн шинж чанарыг судалдаг физикийн салбар юм. Үүний зэрэгцээ энергийг хувиргах арга, түүнийг шилжүүлэх аргууд нь мөн судалгаанд хамрагддаг. Термодинамик нь систем дэх үйл явц, тэдгээрийн төлөв байдлыг судалдаг физикийн салбар юм. Бид түүний судалж буй зүйлсийн жагсаалтад өөр юу байгаа талаар ярилцах болно.
Тодорхойлолт
Доорх зурган дээр та лонхтой халуун ус судлах үед олж авсан термограмын жишээг харж болно.
Термодинамик бол эмпирик аргаар олж авсан ерөнхий баримтад тулгуурласан шинжлэх ухаан юм. Термодинамик системд тохиолддог процессуудыг макроскопийн хэмжигдэхүүнийг ашиглан дүрсэлдэг. Тэдний жагсаалтад концентраци, даралт, температур гэх мэт параметрүүдийг багтаасан болно. Тэдгээр нь бие даасан молекулуудад хамаарахгүй, харин системийн ерөнхий хэлбэрт (жишээлбэл, электродинамикийн хэмжигдэхүүнээс ялгаатай) тайлбар болгон бууруулсан нь тодорхой байна.
Термодинамик нь өөрийн гэсэн хуультай физикийн салбар юм. Тэд бусад хүмүүсийн нэгэн адил ерөнхий шинж чанартай байдаг. Бүтцийн тухай дэлгэрэнгүй мэдээлэл абидний сонгосон бусад аливаа бодис нь хуулийн шинж чанарт мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлэхгүй. Тийм ч учраас тэд физикийн энэ салбар нь шинжлэх ухаан, технологийн салбарт хамгийн хэрэглэгдэх боломжтой (эсвэл илүү амжилттай хэрэгжсэн) салбаруудын нэг гэж тэд хэлдэг.
Програм
Жишээний жагсаалт маш урт байж болно. Жишээлбэл, дулааны инженерчлэл эсвэл цахилгаан эрчим хүчний салбарт термодинамикийн хуулиуд дээр суурилсан олон шийдлүүдийг олж болно. Химийн урвал, фазын шилжилт, шилжүүлэх үзэгдлийн тодорхойлолт, ойлголтын талаар ярих шаардлагагүй болно. Нэг ёсондоо термодинамик нь квант динамиктай "хамтран ажилладаг". Тэдний хүрэлцэх хүрээ нь хар нүхний үзэгдлийн дүрслэл юм.
Хууль
Дээрх зураг нь термодинамик процессуудын нэг болох конвекцийн мөн чанарыг харуулж байна. Бодисын дулаан давхарга дээшилж, хүйтэн давхарга доошоо унана.
Термодинамикийн эхлэл гэдэг нь олонтаа хэрэглэгддэг хуулиудын өөр нэр юм. Өнөөдрийг хүртэл тэдгээрийн гурав нь байна (нэг "тэг" эсвэл "ерөнхий"). Гэхдээ хууль тус бүр нь юу гэсэн үг болохыг ярихаасаа өмнө термодинамикийн зарчим гэж юу вэ гэсэн асуултад хариулахыг хичээцгээе.
Эдгээр нь макросистемд болж буй үйл явцыг ойлгох үндэс болох тодорхой постулатуудын багц юм. Термодинамикийн зарчмуудын заалтууд нь бүхэл бүтэн цуврал туршилт, шинжлэх ухааны судалгааг эмпирик байдлаар тогтоосон. Тиймээс зарим нэг нотлох баримт бийЭнэ нь бидэнд постулатуудын үнэн зөв эсэхэд эргэлзэхгүйгээр батлах боломжийг олгодог.
Зарим хүмүүс термодинамик яагаад ийм хуулиуд хэрэгтэйг гайхдаг. Тэдгээрийг ашиглах хэрэгцээ нь физикийн энэ хэсэгт макроскопийн параметрүүдийг тэдгээрийн микроскопийн шинж чанар, ижил төлөвлөгөөний онцлогийг харгалзан үзэхгүйгээр ерөнхий байдлаар тайлбарласантай холбоотой гэж бид хэлж чадна. Энэ бол термодинамикийн салбар биш, харин илүү тодорхой хэлбэл статистик физикийн салбар юм. Өөр нэг чухал зүйл бол термодинамикийн зарчмууд бие биенээсээ хамааралгүй байдаг. Энэ нь хоёр дахь нь ажиллахгүй болно.
Програм
Термодинамикийн хэрэглээ нь өмнө дурдсанчлан олон чиглэлд явагддаг. Дашрамд хэлэхэд, түүний нэг зарчмыг үндэс болгон авч, энерги хадгалагдах хуулийн хэлбэрээр өөрөөр тайлбарладаг. Термодинамикийн шийдэл, постулатуудыг эрчим хүчний үйлдвэрлэл, биоанагаах ухаан, хими зэрэг салбаруудад амжилттай хэрэгжүүлж байна. Энд биологийн энергид энерги хадгалагдах хууль, термодинамик процессын магадлал, чиглэлийн хуулийг өргөн ашигладаг. Үүний зэрэгцээ бүхэл бүтэн ажил, түүний тайлбар дээр үндэслэсэн хамгийн нийтлэг гурван ойлголтыг ашигладаг. Энэ бол термодинамик систем, процесс ба процессын үе шат юм.
Процессууд
Термодинамик дахь процессууд янз бүрийн түвшний нарийн төвөгтэй байдаг. Тэдний долоо нь байна. Ерөнхийдөө энэ тохиолдолд үйл явц нь макроскопийн төлөвийн өөрчлөлтөөс өөр зүйл биш гэж ойлгох ёстой. Энэ системийг өмнө нь өгсөн. Нөхцөлт анхны төлөв болон эцсийн үр дүнгийн хоорондох ялгаа бага байж болохыг ойлгох хэрэгтэй.
Хэрэв ялгаа нь хязгааргүй бага бол бид явагдсан процессыг энгийн гэж нэрлэж болно. Хэрэв бид үйл явцын талаар ярих юм бол нэмэлт нэр томъёог дурдах хэрэгтэй болно. Тэдний нэг нь "ажлын байгууллага" юм. Ажлын шингэн нь нэг буюу хэд хэдэн дулааны процесс явагддаг систем юм.
Процессууд нь уламжлалт байдлаар тэнцвэрт бус болон тэнцвэрт гэж хуваагддаг. Сүүлчийн тохиолдолд термодинамик систем дамжин өнгөрөх бүх төлөвүүд нь тэнцвэргүй байдаг. Ихэнхдээ ийм тохиолдолд төлөв байдлын өөрчлөлт нь маш хурдацтай явагддаг. Гэхдээ тэнцвэрт үйл явц нь бараг статиктай ойролцоо байдаг. Тэдгээрийн хувьд өөрчлөлт нь бага зэрэг удаашралтай байдаг.
Термодинамик системд тохиолддог дулааны процессууд нь буцах ба эргэлт буцалтгүй байж болно. Үүний мөн чанарыг ойлгохын тулд бидний дүрслэл дэх үйлдлүүдийн дарааллыг тодорхой интервалд хуваацгаая. Хэрэв бид ижил "замын станцууд" -тай ижил үйл явцыг урвуу байдлаар хийж чадвал үүнийг урвуу гэж нэрлэж болно. Тэгэхгүй бол ажиллахгүй.
