Энергия в термодинамике

1. Сбережение энергетического потенциала: первое начало термодинамики
2. Передача теплового энергетического потенциала: второй закон термодинамики
3. Третий закон термодинамики либо окончание передачи энергетического потенциала

Термодинамика опирается на более всеобщие и изученные исследователями закономерности, которые устанавливают взаимную связь тепловых явлений и характеристик макроскопических систем. Основные начала термодинамики устанавливаются с нулевого закона. Для определенной части ученых данная нумерация считается неверной и удивительной, так как редко какой перечень обыкновенных предметов располагается подобным образом.

Нулевой закон термодинамики указывает, что два материальных объекта располагаются в тепловом равновесии, когда оба объекта имеют возможность передавать друг другу энергетический потенциал, но не осуществляют данный процесс. Помимо вышеуказанного, нулевой закон термодинамики охватывает идею, что внутренние температурные показатели являются точнейшим указателем теплового равновесного состояния.

То, что оба физических объекта, которые указаны в данном начале, существуют в стабильном равновесном тепловом состоянии относительно третьего, предоставляет все требуемое для установления шкалы температур. А с позиции науки, нулевое начало термодинамики определяет и создает точку отсчета, где меж телами с идентичными температурными показателями, поток теплоты, как правило, не существует.

В термодинамических процессах преобразовывается исключительно кинетическая энергия перемещающихся молекул (теплового энергетического потенциала недостаточно, чтобы изменить построение атома, а тем более ядра). Таким образом, практически под внутренней энергией в термодинамике подразумевают энергетический потенциал теплового беспорядочного перемещения молекул. Тогда внутренняя энергия U одного моля идеального газа равна:

\(U= N_A W_K= {3\over 2}kN_A T= {3\over 2} RT\)

То есть.

\(U= {3\over 2} RT\)

Таким образом, внутренняя энергия находится в зависимости исключительно от температурных показателей, то есть внутренняя энергия U является функцией состояния системы вне зависимости от предыстории.

Сбережение энергетического потенциала: первое начало термодинамики

Внутренний энергетический потенциал системы может изменяться в результате различных процессов, к примеру, совершения над системой работы либо сообщения ей теплоты. Количество тепла считается положительным, если оно подводится к системе, а работа считается положительной, когда система совершает ее против внешних сил.

Опыт показывает, что в соответствии с законом сохранения энергии при любом методе перехода системы из первого состояния во второе изменение внутренней энергии \(∆U = U_2 – U_1\) будет одинаковым и равным разности между количеством теплоты Q, полученным системой, и работой A, совершенной системой против внешних сил: \(∆U = Q – A.\)

Первое начало термодинамики гласит: теплота, сообщаемая системе, израсходуется на преобразование внутреннего энергетического потенциала и на осуществление ею работы против внешних сил. \(Q = ∆U + A.\) Либо в более корректной форме \(δQ = dU + δA,\) где \(dU\) – бесконечно малое преобразование внутреннего энергетического потенциала системы, \(δA\) – элементарная работа, \(δQ\) – бесконечно малое количество теплоты.

Если система периодически возвращается в изначальное состояние, тогда преобразование ее внутреннего энергетического состояния приравнивается к нулю, \(∆U = 0,\) и тогда \(A = Q,\) то есть, вечный двигатель первого рода – периодически действующий двигатель, который совершал бы большую работу, чем сообщенная ему извне энергия – невероятен в реальности.

Все макроскопические компоненты имеют свой энергетический потенциал, находящийся внутри каждой системы. Положения молекулярно-кинетической теории извещают, что внутренний энергетически потенциал каждого объекта состоит из кинетической энергии всех молекул и атомов, в том числе, вероятной энергии их взаимной связи одного с другим. Таким образом, внутренний энергетический потенциал идеального газа постоянно приравнивается к сумме величин всех перемещающихся элементов, находящихся в хаотичном состоянии. Отсюда следует теория Джоуля, которая подтверждается большим количеством опытных экспериментов и исследований.

В соответствии с данным положением термодинамики, энергетический потенциал физического объекта сохраняется. В случае, если конкретной средой освобождается или поглощается энергетический потенциал, непосредственно система осуществляет работу над окружающими объектами. Всеобщий энергетический потенциал требуется исследовать с помощью постоянного распространения тепловой энергией. Завершенная энергетическая система определяется путем следующих ключевых значений:

• Теплового энергетического потенциала.
• Работы и взаимосвязи явлений.
• Внутреннего энергетического потенциала.

Если обеспечить систему дополнительным числом теплового энергетического потенциала, тогда без наличия функциональности ее число энергетических параметров, совершенно преобразуется. Данная система возможно и в последующем будет утрачивать внутреннюю энергию, осуществляя работу над перемещающимися объектами.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Следовательно, энергетические показатели системы начинают пропадать, поскольку при ее работе тепловой энергетический потенциал не израсходуется. Иными словами, если учесть эти параметры, то в контексте всех вышеуказанных значений всеобщую энергетический потенциал системы можно сберечь. Значение передаваемой энергии будет отрицательным, когда система поглощает энергию. В свою очередь, энергия будет положительной, когда она высвобождается.

Для того чтобы не сбиться с толку, в каком случае энергия будет положительной либо отрицательной, используя первый закон термодинамики предпочтительно опираться на всеобщий закон сбережения энергии.

Возможно допустить, что мотор осуществляет над охватывающими механическими объектами работу в 2500 джоулей, освобождая ориентировочно 3300 джоулей внутреннего энергетического потенциала. В данной ситуации тепловое значение двигателя снижается на 2500 Дж, а при осуществлении передвижения, данное устройство освобождает 3300 Дж теплового энергетического потенциала.

Иными словами, внутренний энергетический потенциал двигателя снижается ещё на 3300 Дж. Отрицательный показатель работа получает, в том случае, если данная работа выполняется над средой, где функционируют объекты. К примеру, система в процессе работы производит поглощение 3200 джоулей, при этом окружающие объекты производят над ней работу в 4100 джоулей. Данное говорит о том, что энергия повышается на 7300 джоулей.

Передача теплового энергетического потенциала: второй закон термодинамики

Формулировка второго начала термодинамики следующая: энтропия изолированной системы не имеет возможности уменьшаться (запрещение на убывание энтропии в изолированной системе). В обратимых явлениях она (энтропия) остается постоянной, а в необратимых явлениях энтропия возрастает. \(S_1\) – изначальная величина энтропии при протекании какого-нибудь процесса в системе. \(S_2\) – конечная величина энтропии в системе. Изменение энтропии вычисляется следующим образом: \(∆S = S_2 – S_1.\) В изолированной системе изменение энтропии не может быть меньше нуля, \(∆S ≥ 0.\)

Внутренний энергетический потенциал каждого материального объекта имеет возможность моментального изменения, если воздействующие на него факторы осуществляют работу. Второй закон термодинамики полагает, что тепловой параметр обычно осуществляет переход из компонента с наиболее большим температурным показателем в иной объект с наиболее низким температурным показателем, но не в обратном направлении.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Данный закон появился в итоге обычных научных наблюдений, в процессе которых получилось определить, что теплоту можно принудить осуществлять переход из объекта с помощью осуществления конкретной работы, однако данный процесс не обладает возможностью осуществляться самостоятельным образом. Присутствует большое количество методик, чтобы энергетический потенциал тепловых явлений начал осуществлять работу.

Моторы, выполняющие работу благодаря источникам внутренней энергии, именуются тепловыми. Данный параметр осуществляет путь от нагревателя к двигателю, который осуществляет работу, а не расходованная сила следует в иной источник. Данным источником может быть внешняя среда, либо заполненный водным составом атомный реактор.

Третий закон термодинамики либо окончание передачи энергетического потенциала

Это начало относительно простым и понятным образом выражается: нет возможности получить полный нуль благодаря каждому материальному явлению, которое состоит из результирующего числа стадий, к нему возможно исключительно бесконечным образом подходить. Следовательно, нет возможности достичь нуля и сберечь в то же время внутренний потенциал. Любое воздействие по снижению температурного показателя материального объекта до нулевой отметки имеет возможность приближения к главной задаче, однако достичь данную задачу не предоставляется реальным, если не осуществить некоторые действия.

На основе второго закона термодинамики, энтропию возможно определить исключительно с точностью до произвольной аддитивной постоянной (то есть, устанавливается не сама энтропия, а исключительно ее изменение).

\(dS = {δQ \over T}\)

Особенные процессы поблизости полного нулевого значения рассматриваются при осуществлении экспериментальных опытов. Несмотря на то, что до этого показателя нет возможности дотянуться благодаря какому-либо известному конечному процессу, поблизости с нулем возможно соприкоснуться с большим числом необыкновенных материальных явлений и фактов. К примеру, гелий при очень низких температурных показателях стает эксцентричным, что не предоставляет возможности ему самостоятельным образом выбраться из емкости, в которой он находится.

Если термодинамическая система первоначально подвергалась внешнему влиянию, тогда в результате данная система перейдет в исключительно другое состояние. Таким образом, потенциальная внутренняя энергия взаимного действия молекул и атомов непосредственно находится в зависимости от расстояния. В свою очередь, энергетический потенциал физического тела зависит от температурных показателей и объема.