Cos'è la termodinamica? Questa è una branca della fisica che si occupa dello studio delle proprietà dei sistemi macroscopici. Allo stesso tempo, rientrano nello studio anche i metodi per convertire l'energia e i metodi del suo trasferimento. La termodinamica è una branca della fisica che studia i processi che si verificano nei sistemi e i loro stati. Parleremo di cos' altro c'è nell'elenco delle cose che studia.
Definizione
Nella foto sotto puoi vedere un esempio di termogramma ottenuto studiando una brocca di acqua calda.
La termodinamica è una scienza che si basa su fatti generalizzati ottenuti empiricamente. I processi che si verificano nei sistemi termodinamici sono descritti utilizzando quantità macroscopiche. Il loro elenco include parametri come concentrazione, pressione, temperatura e simili. È chiaro che non sono applicabili alle singole molecole, ma si riducono a una descrizione del sistema nella sua forma generale (in contrasto con quelle quantità che si usano in elettrodinamica, per esempio).
La termodinamica è una branca della fisica che ha anche le sue leggi. Loro, come il resto, sono di natura generale. Dettagli specifici della struttura di aqualsiasi altra sostanza che abbiamo scelto non avrà un effetto significativo sulla natura delle leggi. Ecco perché dicono che questo ramo della fisica è uno dei più applicabili (o meglio, applicato con successo) nella scienza e nella tecnologia.
Applicazione
L'elenco degli esempi può essere molto lungo. Ad esempio, molte soluzioni basate su leggi termodinamiche possono essere trovate nel campo dell'ingegneria termica o dell'industria dell'energia elettrica. Inutile dire la descrizione e la comprensione di reazioni chimiche, transizioni di fase, fenomeni di trasferimento. In un certo senso, la termodinamica "collabora" con la dinamica quantistica. La sfera del loro contatto è una descrizione del fenomeno dei buchi neri.
Leggi
L'immagine sopra mostra l'essenza di uno dei processi termodinamici: la convezione. Gli strati caldi della materia si alzano, gli strati freddi cadono.
Un nome alternativo per le leggi, che, tra l' altro, viene usato il più delle volte, è l'inizio della termodinamica. Ad oggi sono tre (più uno “zero”, o “generale”). Ma prima di parlare di cosa implica ciascuna delle leggi, proviamo a rispondere alla domanda su quali sono i principi della termodinamica.
Sono un insieme di alcuni postulati che costituiscono la base per comprendere i processi che si verificano nei macrosistemi. Le disposizioni dei principi della termodinamica furono stabilite empiricamente nel corso di tutta una serie di esperimenti e ricerche scientifiche. Quindi, ci sono alcune provepermettendoci di adottare i postulati senza un solo dubbio sulla loro accuratezza.
Alcune persone si chiedono perché la termodinamica abbia bisogno proprio di queste leggi. Ebbene, possiamo dire che la necessità di utilizzarli è dovuta al fatto che in questa sezione di fisica i parametri macroscopici sono descritti in modo generale, senza alcun accenno di considerazione della loro natura microscopica o delle caratteristiche del piano stesso. Questo non è il campo della termodinamica, ma della fisica statistica, per essere più specifici. Un' altra cosa importante è il fatto che i principi della termodinamica sono indipendenti l'uno dall' altro. Cioè, uno dei secondi non funzionerà.
Applicazione
L'applicazione della termodinamica, come accennato in precedenza, va in molte direzioni. A proposito, viene preso come base uno dei suoi principi, che viene interpretato in modo diverso nella forma della legge di conservazione dell'energia. Soluzioni e postulati termodinamici vengono implementati con successo in settori quali l'industria energetica, la biomedicina e la chimica. Qui nell'energia biologica sono ampiamente utilizzate la legge di conservazione dell'energia e la legge di probabilità e direzione del processo termodinamico. Insieme a questo, vengono utilizzati i tre concetti più comuni, su cui si basa l'intera opera e la sua descrizione. Questo è un sistema termodinamico, un processo e una fase di processo.
Processi
I processi in termodinamica hanno vari gradi di complessità. Ce ne sono sette. In generale, il processo in questo caso dovrebbe essere inteso come nient' altro che un cambiamento nello stato macroscopico, inche il sistema è stato fornito in precedenza. Dovrebbe essere chiaro che la differenza tra lo stato iniziale condizionale e il risultato finale può essere trascurabile.
Se la differenza è infinitamente piccola, allora possiamo chiamare elementare il processo che ha avuto luogo. Se discutiamo di processi, dovremo ricorrere a menzionare termini aggiuntivi. Uno di questi è il "corpo di lavoro". Un fluido di lavoro è un sistema in cui hanno luogo uno o più processi termici.
I processi sono convenzionalmente suddivisi in non-equilibrio ed equilibrio. Nel caso di quest'ultimo, tutti gli stati attraverso i quali deve passare il sistema termodinamico sono, rispettivamente, di non equilibrio. Spesso, il cambiamento di stato avviene in questi casi a un ritmo rapido. Ma i processi di equilibrio sono vicini a quelli quasi statici. In essi, i cambiamenti sono un ordine di grandezza più lenti.
I processi termici che si verificano nei sistemi termodinamici possono essere sia reversibili che irreversibili. Per comprendere l'essenza, dividiamo la sequenza delle azioni in determinati intervalli nella nostra rappresentazione. Se possiamo fare lo stesso processo al contrario con le stesse "stazioni intermedie", allora può essere chiamato reversibile. Altrimenti, non funzionerà.
