Τι είναι η μελέτη της θερμικής ενέργειας και του μετασχηματισμού της;
Ακολουθεί μια ανάλυση του τι περιλαμβάνει η θερμοδυναμική:
Ενέργεια θερμότητας:
* Ορισμός: Η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας που μεταφέρεται μεταξύ αντικειμένων ή συστημάτων σε διαφορετικές θερμοκρασίες.
* Μέτρηση: Η θερμότητα μετράται τυπικά σε μονάδες joules (j) ή θερμίδες (CAL).
Μετασχηματισμός θερμότητας:
* Η θερμοδυναμική επικεντρώνεται στον τρόπο με τον οποίο η θερμότητα μετατρέπεται σε άλλες μορφές ενέργειας και αντίστροφα Αυτοί οι μετασχηματισμοί διέπονται από θεμελιώδεις νόμους:
* Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής: Η ενέργεια δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί, μετασχηματίστηκε μόνο από τη μία μορφή στην άλλη. Αυτός ο νόμος είναι ουσιαστικά η αρχή της διατήρησης της ενέργειας που εφαρμόζεται στη θερμότητα.
* Δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής: Η θερμότητα ρέει φυσικά από ένα θερμότερο αντικείμενο σε ένα ψυχρότερο αντικείμενο. Δηλώνει επίσης ότι η εντροπία (διαταραχή) ενός απομονωμένου συστήματος αυξάνεται πάντα με την πάροδο του χρόνου.
* Τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής: Το απόλυτο μηδέν (0 Kelvin, -273.15 ° C) είναι η χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία. Σε αυτή τη θερμοκρασία, όλα τα μοριακή κίνηση παύουν.
Εφαρμογές θερμοδυναμικής:
* Μηχανική: Η θερμοδυναμική διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στο σχεδιασμό των κινητήρων, των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, των ψυγείων και σε πολλά άλλα τεχνολογικά συστήματα.
* Χημεία: Η κατανόηση των χημικών αντιδράσεων και των ενεργειακών τους αλλαγών είναι απαραίτητη για τη χημεία.
* Βιολογία: Η θερμοδυναμική εξηγεί πώς λειτουργούν οι ζωντανοί οργανισμοί και πώς αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους.
* Μετεωρολογία: Οι καιρικές συνθήκες και η αλλαγή του κλίματος διέπονται από θερμοδυναμικές αρχές.
* Αστροφυσική: Η θερμοδυναμική είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση της εξέλιξης των αστεριών και του σύμπαντος.
Βασικές έννοιες:
* Θερμοκρασία: Ένα μέτρο της μέσης κινητικής ενέργειας των σωματιδίων σε ένα σύστημα.
* Ενθαλπία: Ένα μέτρο της συνολικής ενέργειας ενός συστήματος, συμπεριλαμβανομένης της εσωτερικής ενέργειας και της ενέργειας που σχετίζεται με την πίεση και τον όγκο.
* εντροπία: Ένα μέτρο της διαταραχής ή της τυχαιότητας ενός συστήματος.
Συνοπτικά, η θερμοδυναμική είναι η μελέτη της θερμότητας, οι αλληλεπιδράσεις της με άλλες μορφές ενέργειας και οι θεμελιώδεις νόμοι που διέπουν αυτούς τους μετασχηματισμούς. Είναι ένα τεράστιο και πολύπλοκο πεδίο με εφαρμογές σε πολλούς τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας.
