Thermodynamik ist der Zweig der Physik, der die Auswirkungen von Temperatur-, Druck- und Volumenänderungen auf ein physikalisches System auf makroskopischer Ebene beschreibt.
Materie besteht aus verschiedenen Teilchen, die sich ungeordnet bewegen. Gemäß der Definition der Thermodynamik untersucht diese Wissenschaft nicht das Verhalten jedes einzelnen Teilchens, sondern das globale Verhalten all dieser Teilchen.
Was untersucht die Thermodynamik?
In der physikalischen Thermodynamik werden die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Systemen untersucht und klassifiziert, die durch ihre Eigenschaften charakterisiert sind. Diese Eigenschaften können kombiniert werden, um Gleichgewichtsbedingungen zwischen Systemen, spontane Prozesse und den Energieaustausch mit ihrer Umgebung zu bestimmen.
Die wichtigsten Elemente, die wir für Ihr Studium haben, sind:
Die Gesetze der Thermodynamik: definieren die Art und Weise, wie Energie zwischen physikalischen Systemen ausgetauscht werden kann.
Entropie: ist definiert als die Unordnung, in der sich die inneren Teilchen, aus denen Materie besteht, bewegen.
Enthalpie: ist definiert als die Energiemenge, die ein System mit seiner Umgebung austauscht.
Was sind die Gesetze der Thermodynamik?
Die Prinzipien der Thermodynamik regeln die wärmebedingten Umwandlungen, ihren Verlauf und ihre Grenzen. Wirklich, sie sind tatsächliche Axiome, die auf Erfahrung basieren, auf der die gesamte Theorie basiert.
Konkret lassen sich drei Grundprinzipien sowie ein „Null“-Prinzip unterscheiden.
Der nullte Hauptsatz der Thermodynamik
Das nullte Gesetz besagt, dass zwei wechselwirkende Systeme, wenn sie sich im thermischen Gleichgewicht befinden, einige Eigenschaften gemeinsam haben, die gemessen werden können, indem man ihnen einen genauen numerischen Wert gibt. Wenn also zwei Systeme im thermischen Gleichgewicht mit einem dritten sind, sind sie miteinander im Gleichgewicht und die gemeinsame Eigenschaft ist die Temperatur.
Der erste Hauptsatz der Thermodynamik
Der erste Hauptsatz besagt, dass beim Kontakt zweier Körper mit unterschiedlichen TemperaturenWärme in einen Gleichgewichtszustand gebracht wird. In diesem neuen Zustand sind die Temperaturen der beiden Körper gleich.
Das erste Gesetz ist das Energieerhaltungsprinzip, das besagt, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet wird; es verwandelt sich einfach.
Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik
Der zweite Hauptsatz besagt, dass die Übertragung von Wärmeenergie immer vom heißen Körper zum kalten Körper geht.
Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik
Der dritte Hauptsatz besagt, dass es unmöglich ist, mit einer endlichen Anzahl von Transformationen den absoluten Nullpunkt zu erreichen, und liefert eine genaue Definition der Größe namens Entropie.
Darüber hinaus besagt der dritte Hauptsatz auch, dass die Entropie für einen perfekt kristallinen Festkörper bei einer Temperatur von 0 Kelvin gleich 0 ist.
Was ist ein thermodynamisches System?
Ein thermodynamisches System bezeichnet einen begrenzten Bereich, der für die thermodynamische Forschung genutzt wird und Gegenstand der Untersuchung ist. Der Raum außerhalb des Systems wird als Umgebung dieses Systems bezeichnet.
Die Grenzen eines Systems trennen das System von seiner Außenwelt. Diese Grenze kann real oder imaginär sein, aber das System muss auf einen begrenzten Raum beschränkt sein. Das System und seine Umgebung können an der Grenze Materie, Arbeit, Wärme oder andere Energieformen übertragen.
Was ist ein thermodynamischer Kreisprozess?
Ein thermodynamischer Zyklus ist ein Kreislauf thermodynamischer Transformationen, die in einem oder mehreren Geräten durchgeführt werden, die dazu bestimmt sind, Arbeit von zwei Wärmequellen mit unterschiedlichen Temperaturen zu erhalten, oder umgekehrt, um durch den Beitrag von Arbeit den Übergang von Wärme von der Quelle von einer niedrigeren zu einer höheren Temperatur zu erzeugen Temperatur.
Der Hauptparameter dieser Zyklen ist die Leistung. Der thermische Wirkungsgrad ist definiert als die erhaltene Arbeit dividiert durch die im Prozess verbrauchte Wärme.
Was sind die thermodynamischen Eigenschaften?
Thermodynamische Eigenschaften sind die Eigenschaften, die den thermodynamischen Zustand eines Systems definieren und in ihn eingreifen.
Diese Eigenschaften können als extensiv oder intensiv eingestuft werden. Unter diesen Eigenschaften finden wir innere Energie, Entropie, Enthalpie, Wärme, Temperatur, Druck, Volumen usw.
Wozu dient Thermodynamik?
Die Thermodynamik kann auf eine Vielzahl von wissenschaftlichen und technischen Themen angewendet werden, z. B. Motoren, Phasenübergänge, chemische Reaktionen, Transportphänomene und sogar Schwarze Löcher.
Hier sind einige Beispiele für einige seiner Anwendungen:
Beim Kochen von Speisen.
In der Automobilindustrie sind die meisten Motoren Wärmekraftmaschinen .
In der Materialwissenschaft, um neue Arten von Materialien mit genau definierten chemischen und physikalischen Eigenschaften zu erhalten.
Industrielle Anwendungen zur Umwandlung von Rohstoffen in fertige Produkte unter Verwendung von Maschinen und Energie.
Bei der architektonischen Gestaltung werden die Wärmeübertragungen zwischen dem Äußeren und dem Inneren des Hauses berücksichtigt, insbesondere bei der bioklimatischen Architektur und der passiven Solarenergie.
Stromerzeugung in thermischen Kraftwerken, in denen durch thermodynamische Prozesse Wärme in Strom umgewandelt wird.
