Правила термодинамики

1. Начала термодинамики
2. Законы термодинамики
3. Применение законов термодинамики

Фундаментальные правила термодинамики разрабатывались в течение долгих лет и были изложены в виде законов, за которыми в дальнейшем закрепилось название - начала термодинамики, являющиеся одним из разделов физики.

Начала термодинамики

Начала термодинамики – это свод аксиом и понятий, лежащих в основе одной из частей физики, а именно, молекулярной физики. Все эти положения являются обобщением огромного количества данных, полученных опытным путем в течении длительного времени. Они доказаны в процессе экспериментов и нашли свое практическое применение в различных областях деятельности человека. Все эти аксиомы и понятия, в свою очередь, сформулированы в законы термодинамики.

Законы термодинамики

К настоящему моменту ученые определяют четыре основных закона термодинамики, отражающих состояние термодинамических систем, претерпевающих какое-то изменение энергии, или другими словами, систем, могущих передавать тепловую энергию в другие формы энергии, как например, в механическую, электрическую и другие виды энергии. Они разделены по смысловой нагрузке и их структура выглядит следующим образом:

• Первый закон термодинамики - Закон сохранения энергии.
• Второй закон термодинамики - Закон возрастания энтропии.
• Третий закон термодинамики - Описание поведения энтропии при абсолютном температурном нуле.
• Четвёртый закон термодинамики - Нулевой закона термодинамики.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

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

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Некоторые учёные ставят Нулевой закон на первое место.

В первом законе термодинамики и описывается сохранение энергии, то есть если в термодинамическую систему добавить тепло, то могут происходить только две вещи. Либо система изменит свою внутреннюю энергию системы, либо начнет работать - переводить тепловую энергию системы в механическую, в электрическую и так далее. Может быть комбинация из этих двух процессов.

Рисунок 1. Первый закон термодинамики.

Второй закон также тесно связан с теорией сохранения энергии, но он скорее отражает ограничения на то, что можно сделать. Например, это касается направлений термодинамических процессов. В частности, ограничения дают запрет на самопроизвольную передачу тепловой энергии от более нагретого тела к менее нагретому телу. Такой процесс, конечно, возможен, но с некоторой потерей тепла в окружающее пространство, то есть с энтропией, являющейся мерой необратимого рассеивания энергии.

Поэтому второй закон термодинамики так и называют законом возрастания энтропии.

Рисунок 2. Второй закон термодинамики.

Третий закон термодинамики, есть тезис о возможности создания абсолютной шкалы температур, где нуль — это некоторая точка, в которой энергия твердого тела равна нулю, а энтропия термодинамической системы приближается к постоянной. Закон описывает поведение энтропии в такой момент.

Рисунок 3. Третий закон термодинамики.

Нулевой закон термодинамики описывает переходное свойство теплового равновесия. Математически это выглядит таким образом, что если некая величина А равна величине В, а величина В, в свою очередь, равна величине С, то из этого следует также равенство величин А и С. Это же свойство верно и для термодинамических систем в состоянии равновесия.

Применение законов термодинамики

Как и любая другая область науки, правила термодинамики имеют свой, четко очерченный, предмет изучения и способ применения. Под изучение правилами термодинамики попадают все факты физических и химических процессов, представляющие собой статистически закономерный результат молекулярных и атомных явлений.

Они с большой долей точности описывают все макроскопические параметры изучаемых тел и дают обоснованное заключение о функционировании тех или иных термодинамических систем. Вместе с тем законы не дают конкретных предположений, выраженных в точных математических формулировках. Подобные понятия изучаются в части физики, называемой статистическая физика.

Все приведенные законы термодинамики не объединены между собой, поэтому и формируются по отдельным независимым группам. Путем исследований было выяснено, что начала термодинамики не вытекают одно из другого, и не могут быть соединены в единое целое. Любая термодинамическая система представляется в виде определенного числа параметров.

К таким параметрам относится и внутренняя энергия. Она суммируется из кинетической энергии структурных единиц тела, энергии взаимодействия ядер, электронов, целых атомов в молекулах. Кинетическая энергия является специфическим строительным материалом, который составляет все частицы системы. Внутреннюю энергию определяет возможность принимать любые фиксируемые очертания и признаки различных форм движения:

• Вращательного движения.
• Колебательного движения.
• Поступательного движения.

Внутренняя энергия может принимать формы потенциальной энергии. Но иногда, делая расчеты для систем идеального газа, сознательно уходят от потенциальной энергии. Внутреннюю энергию иногда называют функцией состояния термодинамической системы. Она определяется как температура газа, при этом значения внутренней энергии не находятся в зависимости от перехода в состояние.

Такое положение представляется, как выход системы из первоначального состояния. Теперь она будет подвергаться определенным процессам и взаимодействию, проходя круг и вновь возвращаясь в первоначальное состояние. Значение величины внутренней энергии в таких ситуациях будет равно нулю.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

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

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Изменение внутренней энергии системы идеального газа достижимо двумя основными способами. В первом исследователями совершается работа при помощи газа. Во втором исследователи направляют в систему некоторое количество теплоты. Отсюда формулировка первого закона термодинамики будет в том, что количество теплоты, введенное в термодинамическую систему, расходуется идеальным газом на совершение работы, которая производится механическим путем.

Переходя к рассмотрению второго закона или начала термодинамики вспоминаем, что для любой термодинамической системы характерно состояние равновесия. В нем все макроскопические параметры во времени остаются неизменными - температура, давление, объем. В рассматриваемом случае, это идеальный газ. Такое состояние внутренней неизменности параметров может базироваться на некоторых дополнительных условиях:

• Отсутствии теплопроводности.
• Диффузии.
• Химические реакции.
• Иных условия.

При соблюдении всех условий, вывод системы из термодинамического равновесия, обоснованно предполагает возврат её в первоначальное состояние. Внешние факторы в этом процессе будут играть главную роль. Весь процесс вывода системы из термодинамического состояния происходит на определенном отрезке времени. При отсутствии вышеназванных внешних факторов будет наблюдаться другая, отличная от описанной, ситуация. И она может меняться самопроизвольно.

В третьем законе термодинамики рассматриваются составные части любого процесса. Он может складываться из конечного числа циклов, при этом внутри него не достигаются температуры, близкие к абсолютному нулю. Опытным путем для нулевого правила термодинамики определено, что два тела, которые находятся в тепловом равновесии с другим телом, тоже могут находиться в тепловом равновесии между собой.