Термодинамика | клон на физиката, който изучава отношенията между топлина, температура и енергия
Термодинамиката е дял от физиката, който изучава връзките между топлина, температура и енергия. В термодинамиката често се използва дял от математиката, наречен статистика, за да се разгледа движението на частиците.
Термодинамиката е полезна, защото ни помага да разберем как светът на много малките атоми се свързва с мащабния свят, който виждаме всеки ден.
Термодинамиката също има два основни клона, наречени класическа термодинамика и статистическа термодинамика. Важна идея в термодинамиката е понятието "термодинамична система".
Пример за термодинамична система е тухла. Тухлата е съставена от много атоми, които имат свои собствени свойства. Всички термодинамични системи имат два вида свойства - екстензивни и интензивни. За тухлата екстензивните свойства са тези, които се получават, като се съберат всички атоми. Неща като обем, енергия, маса и заряд са екстензивни, защото две от една и съща тухла, събрани заедно, имат два пъти по-голяма маса от една тухла. Интензивните свойства на тухлата са тези, които получавате, като разглеждате средната стойност на всички атоми. Неща като температура, налягане и плътност са интензивни, защото две от една и съща тухличка все още имат същата температура, както една самостоятелна тухличка.
Закони на термодинамиката
Съществуват четири закона на термодинамиката, които определят как енергията може да се пренася между два обекта под формата на топлина. Законите на термодинамиката посочват как се променя енергията в една система и дали системата може да работи добре със заобикалящата я среда.
- Нулев закон на термодинамиката
Ако две системи имат еднакъв топлинен поток напред-назад и една от двете системи има еднакъв топлинен поток напред-назад с друга система, то и трите системи имат еднакъв топлинен поток помежду си.
Увеличаването на енергията в една система е равно на енергията, отдадена на системата под формата на топлина или работа. Енергията не може да бъде създадена или унищожена, а само променена. Количеството енергия, което се отдава на дадена система, е същото количество енергия, което се отнема от околната среда.
При двойка допиращи се системи с различни температури топлината ще преминава от горещо към студено, докато температурата на системите се изравни.
- Трети закон на термодинамиката
Когато температурата на една система е 0 келвина, абсолютната нула (най-ниската температура), ентропията (енергията, която не може да се използва за извършване на работа) е равна на 0.
Използване на термодинамиката
По-рано термодинамиката е била изучавана, за да се подобри работата на парните машини. Сега идеите на термодинамиката се използват във всичко - от производството на двигатели до изучаването на черните дупки.
Учените използват термодинамиката по много причини. Една от тях е да се правят по-добри двигатели и хладилници. Друга цел е да разберат свойствата на материалите, използвани в ежедневието, за да могат да ги направят по-здрави в бъдеще. Термодинамиката се използва и в химията, за да се обясни кои реакции ще проработят и кои не (това изследване е известно като химична кинетика). Термодинамиката е мощна, защото простите модели за атоми работят добре при обяснението на свойствата на големи системи като тухлите.
Свързани страници
| Контрол от страна на органа: Национални библиотеки |
|
Въпроси и отговори
В: Какво представлява термодинамиката?
О: Термодинамиката е дял от физиката, който изучава връзките между топлината, температурата и енергията.
В: Как се използва математиката в термодинамиката?
О: Математиката, по-специално статистиката, често се използва в термодинамиката, за да се разгледа движението на частиците.
В: Какви са някои приложения на термодинамиката?
О: Термодинамиката ни помага да разберем как светът на много малките атоми се свързва с мащабния свят, който виждаме всеки ден. Тя също така има два основни клона, наречени класическа термодинамика и статистическа термодинамика.
Въпрос: Какъв е примерът за термодинамична система?
О: Пример за термодинамична система е тухла, която се състои от много атоми със свои собствени свойства.
В: Какво представляват обширните свойства?
О: Екстензивните свойства са тези, които се получават, като се съберат всички атоми, като например обем, енергия, маса и заряд, защото две еднакви тухли, събрани заедно, имат два пъти по-голяма маса от една тухла.
В: Какво представляват интензивните свойства?
О: Интензивните свойства са тези, които получавате, като разглеждате средната стойност за всички атоми, като например температура, налягане и плътност, защото две от една и съща тухла все още имат същата температура като една тухла.
