Što je termodinamika? Ovo je grana fizike koja se bavi proučavanjem svojstava makroskopskih sustava. Istodobno, metode pretvorbe energije i metode njezina prijenosa također spadaju u studiju. Termodinamika je grana fizike koja proučava procese koji se događaju u sustavima i njihova stanja. Razgovarat ćemo o tome što je još na popisu stvari koje proučava.
Definicija
Na slici ispod možete vidjeti primjer termograma dobivenog proučavanjem vrča tople vode.
Termodinamika je znanost koja se oslanja na generalizirane činjenice dobivene empirijskim putem. Procesi koji se odvijaju u termodinamičkim sustavima opisani su pomoću makroskopskih veličina. Njihov popis uključuje parametre kao što su koncentracija, tlak, temperatura i slično. Jasno je da one nisu primjenjive na pojedinačne molekule, već se svode na opis sustava u njegovom općem obliku (za razliku od onih veličina koje se koriste u elektrodinamici, na primjer).
Termodinamika je grana fizike koja također ima svoje zakone. Oni su, kao i ostali, opće prirode. Specifični detalji strukture abilo koja druga tvar koju smo odabrali neće imati značajan utjecaj na prirodu zakona. Zato kažu da je ova grana fizike jedna od najprimjenjivijih (ili bolje rečeno, uspješno primijenjenih) u znanosti i tehnologiji.
Prijava
Popis primjera može biti vrlo dugačak. Na primjer, mnoga rješenja temeljena na termodinamičkim zakonima mogu se pronaći u području toplinske tehnike ili elektroenergetike. Nepotrebno je govoriti o opisu i razumijevanju kemijskih reakcija, faznih prijelaza, fenomena prijenosa. Na neki način termodinamika "surađuje" s kvantnom dinamikom. Sfera njihovog kontakta je opis fenomena crnih rupa.
Zakoni
Slika iznad prikazuje bit jednog od termodinamičkih procesa - konvekcije. Topli slojevi materije dižu se, hladni padaju dolje.
Alternativni naziv za zakone, koji se, usput rečeno, koristi češće nego ne, početak je termodinamike. Do danas ih ima tri (plus jedan "nula" ili "općenito"). No prije nego što govorimo o tome što svaki od zakona implicira, pokušajmo odgovoriti na pitanje koji su principi termodinamike.
Oni su skup određenih postulata koji čine osnovu za razumijevanje procesa koji se odvijaju u makrosustavima. Odredbe principa termodinamike utvrđene su empirijski kroz cijeli niz eksperimenata i znanstvenih istraživanja. Dakle, postoje neki dokaziomogućujući nam da usvojimo postulate bez ikakve sumnje u njihovu točnost.
Neki se ljudi pitaju zašto su termodinamici potrebni baš ti zakoni. Pa, možemo reći da je potreba za njihovim korištenjem posljedica činjenice da su u ovom dijelu fizike makroskopski parametri opisani na opći način, bez ikakvog naznaka razmatranja njihove mikroskopske prirode ili značajki istog plana. To nije područje termodinamike, već statističke fizike, točnije. Druga važna stvar je činjenica da su principi termodinamike neovisni jedan o drugom. To jest, jedan od drugog neće raditi.
Prijava
Primjena termodinamike, kao što je ranije spomenuto, ide u mnogim smjerovima. Usput, kao osnova uzima se jedno od njegovih načela, koje se različito tumači u obliku zakona održanja energije. Termodinamička rješenja i postulati uspješno se implementiraju u industrijama poput energetike, biomedicine i kemije. Ovdje se u biološkoj energiji široko koriste zakon održanja energije i zakon vjerojatnosti i smjera termodinamičkog procesa. Uz to, tu se koriste tri najčešća pojma na kojima se temelji cjelokupno djelo i njegov opis. Ovo je termodinamički sustav, proces i faza procesa.
Procesi
Procesi u termodinamici imaju različite stupnjeve složenosti. Ima ih sedam. Općenito, proces u ovom slučaju treba shvatiti kao ništa drugo nego promjenu makroskopskog stanja, ukoji je sustav dobio ranije. Treba razumjeti da razlika između uvjetnog početnog stanja i konačnog rezultata može biti zanemariva.
Ako je razlika beskonačno mala, tada proces koji se dogodio možemo nazvati elementarnim. Ako govorimo o procesima, morat ćemo pribjeći spominjanju dodatnih uvjeta. Jedan od njih je “radno tijelo”. Radni fluid je sustav u kojem se odvija jedan ili više toplinskih procesa.
Procesi se konvencionalno dijele na neravnotežne i ravnotežne. U slučaju potonjeg, sva stanja kroz koja termodinamički sustav mora proći su, odnosno, neravnotežna. Često se promjena stanja u takvim slučajevima događa velikom brzinom. Ali ravnotežni procesi su bliski kvazistatičkim. U njima su promjene za red veličine sporije.
Termički procesi koji se događaju u termodinamičkim sustavima mogu biti i reverzibilni i nepovratni. Kako bismo razumjeli bit, podijelimo slijed radnji na određene intervale u našem prikazu. Ako isti proces možemo obaviti obrnutim putem s istim "usporednim stanicama", onda se može nazvati reverzibilnim. Inače, neće raditi.
