Перше і друге початок термодинаміки
Перш ніж розглянути перше і друге початок термодинаміки, необхідно визначитися, що саме розуміють під терміном «термодинаміка». У даному випадку слово говорить саме за себе: у ньому неважко визначити два інших - «термо» і «динаміка». При перекладі з грецької виходить «тепло, температура» і «сила, рух, зміна». Іншими словами, термодинаміка являє собою один з розділів фізики, вивчає особливості перетворення теплоти в інші форми енергії і навпаки. При цьому тепловий рух об`єктів мікросвіту (атоми, молекули, частинки) не включено до згаданого розділ і вивчається в інших галузях науки. Термодинаміка ж має справу з цілими макросистемами, для яких характерний об`єм, тиск і ін.
Дана наука ґрунтується на деяких базових особливостях (нульове, перше, друге початок термодинаміки), прийнятих за постулати. Вони були визначені експериментально і підтверджені теоретичними розрахунками. Взаємозв`язок між ними лише непряма, так як безпосередньо висновок одного початку з іншого виконати неможливо.
Існує чотири початку - з нульового по третє. Вкажемо зміст кожного з них. Нульовий початок термодинаміки стверджує, що будь-яка система прагне до термодинамічної рівноваги, тому при зникненні зовнішнього впливу зрештою виникає баланс. У ньому ізольована система може перебувати необмежений час.
Одне з основних - це перший початок термодинаміки. Вперше було сформульовано ще в 19 столітті. Фактично являє собою закон збереження енергії стосовно до подій в макросистемах термодинамічних процесів. До речі, часто саме за допомогою цього постулату заперечується можливість існування вічного двигуна, так як для здійснення роботи необхідно ззовні повідомляти системі додаткову енергію. Згідно з ним, в замкнутій ізольованій системі значення енергії завжди залишається незмінним.
Друге початок термодинаміки знайоме кожному з дитинства. Згідно з ним, теплова енергія може природним чином передаватися тільки в одному напрямку - від більш нагрітого тіла до менш нагрітого. Приміром, саме тому взимку на вулиці здається холодно, так як температура навколишнього середовища нижче, ніж у тіла людини, що і викликає тепловіддачу. Друге початок термодинаміки є одним з найвідоміших. Одне з його наслідків говорить про те, що вся внутрішня енергія системи не може бути повністю перетворена в корисну роботу. Що цікаво, другий початок термодинаміки математично неможливо довести. Шляхом постановки безлічі дослідів була виведена дана закономірність, згодом прийнята за аксіому.
Що є одним із аспектів, що характеризують другий початок термодинаміки? Ентропія! Даний термін в перекладі з грецького означає «перетворення». Ентропія характерна для будь термодинамічної системи і є функцією стану. Загалом можна вважати, що ентропія вказує на прагнення будь-якої системи до невпорядкованості. Р.Клаузиус, що запропонував цей термін для термодинамічних процесів, як пояснення навів приклад із замерзаючою водою: уявімо воду, яка знаходиться в рідкому стані на кордоні нуля градусів за Цельсієм. Варто їй повідомити порцію зовнішньої енергії, достатню для порушення рівноваги, як рідина переходить в твердий стан (лід). При цьому завдяки внутрішньому зміни структури виділяється частина енергії. У даному випадку мова йде про оборотному процесі. Відповідно, зміна ентропії є відношенням загальної кількості теплової енергії до абсолютним значенням температури. Один з наслідків вказує, що в замкнених системах без зовнішнього впливу значення ентропії зростає.
Молекулярна Фізика Молекулярна фізика і термодинаміка являють собою розділи фізики, вивчають відбуваються в тілах макроскопічні процеси, які пов'язані з великим числом атомів і молекул, що містяться в них.Молекулярна фізика вивчає будову і властивості речовин з боку…
Закони термодинаміки Термодинаміка - розділ фізики, в рамках якого вивчається взаємне перетворення теплоти в рух і навпаки. Будучи досить обширним розділом, дана частина прикладної фізики ділиться на кілька різних підрозділів, до яких відносяться: Основні закони…
Перший початок термодинаміки - це початок усього сущого Предметом вивчення термодинаміки є енергія у всіх її проявах і, найголовніше, переходи енергії з одного виду в інший. Так склалося, що сам термін виник на зорі наукових досліджень в області енергії, а на той момент перелік різних видів енергії був…
Кінетична і потенційна енергія Однією з характеристик будь-якої системи є її кінетична і потенційна енергія. Якщо яка-небудь сила F надає дію на що знаходиться в спокої тіло таким чином, що останнє приходить в рух, то має місце здійснення роботи dA. У цьому випадку значення…
Що таке енергія Гіббса Мимовільність протікання процесів в системах відкритого та закритого типів описується через спеціальний критерій, який отримав назву енергія Гіббса. Він є функцією стану. Д.У. Гіббс, працюючи з термодинамічними системами, зумів вивести її через…
Зміна ентропії Ентропія є поняттям, яке було введено в термодинаміки. За допомогою даної величини визначається міра розсіювання енергії. Будь-яка система відчуває протиборство, яке виникає між теплом і силовим полем. Збільшення температури призводить до зниження…
Перший закон термодинаміки Перший закон термодинаміки стверджує, що зміна внутрішньої енергії можливо тільки при наявності зовнішніх впливів. Іншими словами, якщо системі буде повідомлено певну кількість тепла і над нею буде здійснена робота, то активність даного тіла…
Робота в термодинаміці Наука, що вивчає теплові явища - це термодинаміка. Фізика розглядає її як один зі своїх розділів, який дозволяє зробити певні висновки, грунтуючись на уявленні речовини у вигляді молекулярної системи.Термодинаміка, визначення якої будуються на…
Ізобарний процес Ізобарний процес є різновидом ізопроцессов, який є термодинамічним. При ньому маса речовини та один з його параметрів (тиск, температура, об'єм) залишаються незмінними. Для ізобарного процесу постійною величиною є тиск.Ізобарний процес і закон…
Чи загрожує нам теплова смерть Всесвіту? «Сонце зробиться темним, як волосяниця, і місяць не дасть свого світла ... Сили небесні захитаються і всі стихії згаснуть ...» Ці слова були вимовлені близько двох тисяч років тому, в художніх образах описуючи, як буде відбуватися кінець часів або…
Абсолютно чорне тіло і його випромінювання Називається абсолютно чорне тіло таким тому, що воно поглинає всі потрапляє на нього (а точніше, в нього) випромінювання як у видимому спектрі, так і за його межами. Але якщо тіло не нагрівається, енергія переизлучается назад. Це випромінювання, що…
Термодинамічна рівновага біологічної системи Термодинамікою називається розділ фізики, вивчає теплову енергію і принципи її розподілу по всьому об'єму речовини або певного середовища. Ця дисципліна ґрунтується на деяких загальних універсальних принципах і використовує досвідчені дані багатьох…
Що таке ентропія Всесвіту Всесвіт - наш великий неозорий будинок. І дуже хочеться, щоб процеси в ній були стабільні, оскільки всі ми залежимо від їх результатів. Вивчення та прогнозування їх представляє безумовний інтерес.Що таке ВсесвітПід Всесвіту в найпоширенішому,…