Kaj je termodinamika? To je veja fizike, ki se ukvarja s preučevanjem lastnosti makroskopskih sistemov. Hkrati sodijo v študijo tudi metode pretvorbe energije in načini njenega prenosa. Termodinamika je veja fizike, ki preučuje procese, ki se pojavljajo v sistemih in njihova stanja. Pogovarjali se bomo o tem, kaj je še na seznamu stvari, ki jih študira.
Definicija
Na spodnji sliki si lahko ogledate primer termograma, pridobljenega pri preučevanju vrča tople vode.
Termodinamika je znanost, ki se opira na posplošena dejstva, pridobljena empirično. Procesi, ki se dogajajo v termodinamičnih sistemih, so opisani z uporabo makroskopskih veličin. Njihov seznam vključuje parametre, kot so koncentracija, tlak, temperatura in podobno. Jasno je, da niso uporabne za posamezne molekule, ampak so zreducirane na opis sistema v njegovi splošni obliki (v nasprotju s tistimi količinami, ki se na primer uporabljajo v elektrodinamiki).
Termodinamika je veja fizike, ki ima tudi svoje zakone. Tako kot ostali so splošne narave. Posebne podrobnosti strukture akatera koli druga snov, ki smo jo izbrali, ne bo imela pomembnega vpliva na naravo zakonov. Zato pravijo, da je ta veja fizike ena najbolj uporabnih (ali bolje rečeno, uspešno uporabljenih) v znanosti in tehnologiji.
Prijava
Seznam primerov je lahko zelo dolg. Na področju termotehnike ali elektroenergetike lahko na primer najdemo številne rešitve, ki temeljijo na termodinamičnih zakonih. O opisu in razumevanju kemijskih reakcij, faznih prehodov, pojavov prenosa ni treba posebej poudarjati. Termodinamika na nek način "sodeluje" s kvantno dinamiko. Sfera njunega stika je opis fenomena črnih lukenj.
zakoni
Zgornja slika prikazuje bistvo enega od termodinamičnih procesov – konvekcije. Tople plasti snovi se dvigajo, hladne plasti padajo dol.
Alternativno ime za zakone, ki se mimogrede uporablja pogosteje kot ne, je začetek termodinamike. Do danes so trije (plus ena "nič" ali "splošna"). Toda preden se pogovorimo o tem, kaj vsak od zakonov pomeni, poskusimo odgovoriti na vprašanje, kaj so principi termodinamike.
So skupek določenih postulatov, ki tvorijo osnovo za razumevanje procesov, ki se dogajajo v makrosistemih. Določbe načel termodinamike so bile ugotovljene empirično, ko je bila izvedena cela vrsta eksperimentov in znanstvenih raziskav. Tako obstaja nekaj dokazovkar nam omogoča, da sprejmemo postulate brez enega samega dvoma o njihovi točnosti.
Nekateri se sprašujejo, zakaj termodinamika potrebuje prav te zakone. No, lahko rečemo, da je potreba po njihovi uporabi posledica dejstva, da so v tem oddelku fizike makroskopski parametri opisani na splošen način, brez namigovanja na upoštevanje njihove mikroskopske narave ali značilnosti istega načrta. To ni področje termodinamike, ampak statistične fizike, natančneje. Druga pomembna stvar je dejstvo, da so principi termodinamike neodvisni drug od drugega. To pomeni, da eden od drugega ne bo deloval.
Prijava
Uporaba termodinamike, kot smo že omenili, gre v več smereh. Mimogrede, za osnovo je vzeto eno od njegovih načel, ki se različno razlaga v obliki zakona o ohranjanju energije. Termodinamične rešitve in postulati se uspešno izvajajo v panogah, kot so energetika, biomedicina in kemija. Tu se v biološki energiji pogosto uporabljata zakon o ohranjanju energije ter zakon verjetnosti in smeri termodinamičnega procesa. Poleg tega so tam uporabljeni trije najpogostejši koncepti, na katerih temelji celotno delo in njegov opis. To je termodinamični sistem, proces in procesna faza.
Procesi
Procesi v termodinamiki imajo različne stopnje zapletenosti. Sedem jih je. Na splošno je treba postopek v tem primeru razumeti kot nič drugega kot spremembo makroskopskega stanja, vki ga je sistem dal prej. Treba je razumeti, da je razlika med pogojnim začetnim stanjem in končnim rezultatom lahko zanemarljiva.
Če je razlika neskončno majhna, potem lahko proces, ki se je zgodil, imenujemo elementaren. Če govorimo o procesih, se bomo morali zateči k omembi dodatnih pogojev. Eden od njih je "delovno telo". Delovna tekočina je sistem, v katerem poteka en ali več toplotnih procesov.
Procese običajno delimo na neravnovesne in ravnotežne. V primeru slednjega so vsa stanja, skozi katera mora preiti termodinamični sistem, neravnovesna. Pogosto se sprememba stanj v takih primerih zgodi hitro. Toda ravnovesni procesi so blizu kvazistatičnim. V njih so spremembe za red počasnejše.
Termični procesi, ki se pojavljajo v termodinamičnih sistemih, so lahko reverzibilni in nepovratni. Da bi razumeli bistvo, razdelimo zaporedje dejanj na določene intervale v naši predstavitvi. Če lahko isti postopek izvedemo v obratni smeri z istimi "smernimi postajami", potem ga lahko imenujemo reverzibilen. V nasprotnem primeru ne bo delovalo.
