Termodinamika
A termodinamika a fizika egyik ága, amely a hő különböző tárgyak közötti mozgását tanulmányozza. A termodinamika a tárgyak nyomás- és térfogatváltozását is tanulmányozza. A termodinamikában gyakran használják a matematika statisztikának nevezett ágát a részecskék mozgásának vizsgálatára.
A termodinamika azért hasznos, mert segít megérteni, hogyan kapcsolódik a nagyon apró atomok világa a nagy léptékű világhoz, amelyet mindennap látunk.
A termodinamikának két fő ága van, a klasszikus termodinamika és a statisztikus termodinamika. A termodinamika egyik fontos gondolata a termodinamikai rendszer.
A termodinamikai rendszer példája egy tégla. A tégla sok atomból áll, amelyek mindegyike saját tulajdonságokkal rendelkezik. Minden termodinamikai rendszernek kétféle tulajdonsága van, az extenzív és az intenzív. A tégla esetében az extenzív tulajdonságok azok, amelyeket az összes atom összeadásával kapunk. Az olyan dolgok, mint a térfogat, az energia, a tömeg és a töltés azért extenzívek, mert két ugyanolyan tégla együtt kétszer akkora tömeggel rendelkezik, mint egy tégla. A tégla intenzív tulajdonságai azok, amelyeket az összes atom átlagát vizsgálva kapunk. Az olyan dolgok, mint a hőmérséklet, a nyomás és a sűrűség intenzívek, mert két ugyanolyan téglának még mindig ugyanolyan a hőmérséklete, mint egy téglának önmagában.
A termodinamika törvényei
A termodinamika négy törvénye mondja meg, hogyan mozoghat az energia két tárgy között hő formájában.
- A termodinamika nulladik törvénye
Ha két rendszerben egyenlő hőáram van oda-vissza, és a két rendszer egyikében egyenlő hőáram van egy másik rendszerrel, akkor mindhárom rendszerben egyenlő hőáram van egymással.
Egy rendszerben az energia növekedése megegyezik a rendszernek hő vagy munka formájában adott energiával. Energiát nem lehet létrehozni vagy megsemmisíteni, csak megváltoztatni. A rendszernek adott energiamennyiség megegyezik a környezetéből elvett energiamennyiséggel.
Egy eltérő hőmérsékletű, egymáshoz érő rendszerpár esetén a hő addig áramlik a melegből a hidegbe, amíg a rendszerek hőmérséklete egyenlővé nem válik.
- A termodinamika harmadik törvénye
Amikor egy rendszer hőmérséklete 0 kelvin, azaz abszolút nulla (a legalacsonyabb hőmérséklet), az entrópia (a munkára nem használható energia) 0.
A termodinamika felhasználása
Korábban a termodinamikát azért tanulmányozták, hogy a gőzgépek jobban működjenek. Ma már a termodinamika ötleteit a motorok gyártásától kezdve a fekete lyukak tanulmányozásáig mindenben felhasználják.
A tudósok számos okból használják a termodinamikát. Az egyik, hogy jobb motorokat és hűtőszekrényeket készítsenek. A másik, hogy megértsék a mindennapi anyagok tulajdonságait, hogy a jövőben erősebbé tehessék őket. A termodinamikát a kémiában is használják, hogy megmagyarázzák, mely reakciók fognak működni, és melyek nem (ezt a tanulmányt kémiai kinetikának nevezik). A termodinamika azért erős, mert az atomok egyszerű modelljei jól működnek az olyan nagy rendszerek tulajdonságainak magyarázatában, mint a téglák.
Kapcsolódó oldalak
Kérdések és válaszok
K: Mi az a termodinamika?
V: A termodinamika a fizika egyik ága, amely a hő, a hőmérséklet és az energia közötti összefüggéseket tanulmányozza.
K: Hogyan használják a matematikát a termodinamikában?
V: A termodinamikában gyakran használják a matematikát, különösen a statisztikát, hogy megvizsgálják a részecskék mozgását.
K: Milyen alkalmazásai vannak a termodinamikának?
V: A termodinamika segít megérteni, hogy a nagyon kicsi atomok világa hogyan kapcsolódik a mindennapokban látott nagy léptékű világhoz. Két fő ága van, a klasszikus termodinamika és a statisztikus termodinamika.
K: Mi a példa egy termodinamikai rendszerre?
V: A termodinamikai rendszer példája egy tégla, amely sok, saját tulajdonságokkal rendelkező atomból áll.
K: Mik azok az extenzív tulajdonságok?
V: Az extenzív tulajdonságok azok, amelyeket az összes atom összeadásával kapunk, mint például a térfogat, az energia, a tömeg és a töltés, mivel két ugyanolyan téglának együtt kétszer akkora a tömege, mint egy téglának.
K: Mik az intenzív tulajdonságok?
V: Az intenzív tulajdonságok azok, amelyeket az összes atom átlagát vizsgálva kapunk, mint például a hőmérséklet, a nyomás és a sűrűség, mert két ugyanolyan tégla hőmérséklete még mindig ugyanolyan, mint az egyik téglaé.
