Νόμος της Θερμοδυναμικής

Η μελέτη της ανταλλαγής ενέργειας είναι γνωστή ως θερμοδυναμική, καθώς ο όρος θερμοδυναμική από μόνος του υποδηλώνει ότι υπάρχει κάποια αλλαγή που συμβαίνει λόγω της θερμότητας. Περιλαμβάνει όλες τις μορφές ενέργειας. Για παράδειγμα, εάν καίμε ένα κομμάτι κάρβουνου, έχει ως αποτέλεσμα την έκλυση θερμότητας που κάνει όλο το περιβάλλον ζεστό. Έτσι η αντίδραση που έλαβε χώρα λόγω της καύσης άνθρακα εκπέμπει θερμότητα και αυτή η θερμότητα που εκπέμπεται έκανε το περιβάλλον πιο ζεστό. Έτσι το σύστημα εδώ είναι η περιοχή παρατήρησης.

Ποια είναι η έννοια της Θερμοδυναμικής;

Η θερμοδυναμική είναι ένας τομέας της φυσικής που μας βοηθά να κατανοήσουμε τη σύνδεση μεταξύ θερμότητας, εργασίας, θερμοκρασίας και των φυσικών ιδιοτήτων της ενέργειας, της ακτινοβολίας και της ύλης. Εδώ, η μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε άλλες μορφές ενέργειας μπορεί να γίνει κατανοητή και το αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας. Μελετάμε επίσης το θερμικό φαινόμενο, όπου γνωρίζουμε το θερμικό αποτέλεσμα που παράγεται από τα μικροσκοπικά σωματίδια κατά τη διάρκεια του θερμικού φαινομένου. Εξηγεί επίσης τις αρχές του ενεργειακού μετασχηματισμού, όπου η αλλαγή της ενέργειας αναφέρεται στην έννοια που συμβαίνει μεταξύ της αρχικής και της τελικής κατάστασης. Σε αυτό, διαβάζουμε για τέσσερις νόμους που βασίζονται στη θερμοδυναμική.

Ποιοι είναι οι νόμοι της θερμοδυναμικής;

• Νόμος μηδέν 
• Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής 
• Δεύτερος  νόμος της θερμοδυναμικής 
• Τρίτος  νόμος της θερμοδυναμικής 

Ο νόμος του μηδενός είναι ο θεμελιώδης νόμος, αλλά ήρθε μετά τον πρώτο και τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής. Ο νόμος Zeroth μιλά για την έννοια της θερμικής ισορροπίας. Εάν δύο συστήματα βρίσκονται σε θερμική ισορροπία χωριστά από ένα τρίτο σύστημα, πρέπει να βρίσκονται σε θερμική ισορροπία. Για παράδειγμα, αν κρατήσουμε δύο φλιτζάνια τσάι σε ένα μικρό κουτί, τώρα θα προσθέσουμε ένα ακόμα φλιτζάνι τσάι με υψηλότερη θερμοκρασία. Αν το ελέγξουμε μετά από λίγο, η θερμοκρασία όλων των φλιτζανιών θα είναι σχεδόν ίδια.

Ο 1ος νόμος της θερμοδυναμικής μιλάει για τη διατήρηση της ενέργειας, ο οποίος λέει ότι η ενέργεια δεν μπορεί να αποθηκευτεί, ούτε να δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί. Μπορεί να μετατραπεί μόνο από μια μορφή σε άλλη. Αυτός ο νόμος βοηθά επίσης στη μεταφορά εργασίας και στη μεταφορά θερμότητας. Δηλώνει επίσης την έννοια της ενθαλπίας. Ο 1ος νόμος της θερμοδυναμικής έδωσε επίσης την έννοια της εσωτερικής ενέργειας.

Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής μιλά για την κατεύθυνση της ροής της θερμότητας. Η ροή της θερμότητας είναι από υψηλότερη θερμοκρασία σε χαμηλότερη θερμοκρασία.

Ο τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του απόλυτου πλάτους των εντροπιών. Δηλώνει ότι στο απόλυτο μηδέν ή στο 0 Kelvin, μια εντελώς άψογη ή καθαρή) κρυσταλλική δομή δεν θα έχει εντροπία, S. Σημειώστε ότι εάν η δομή δεν ήταν εντελώς κρυσταλλική, δεν θα μπορούσαμε να πούμε ότι δεν είχε εντροπία επειδή θα είχε μόνο μια πολύ μικρή ποσότητα αταξίας (εντροπίας) στο διάστημα.

Πριν μιλήσουμε για το νόμο της θερμοδυναμικής, θα πρέπει να είμαστε σαφείς σχετικά με αυτές τις ορολογίες-

Σύστημα- Το σύστημα είναι το τμήμα που βρίσκεται υπό παρατήρηση.

Περιβάλλον- Ολόκληρο το τμήμα γύρω από το σύστημα και το υπόλοιπο μέρος του σύμπαντος ονομάζεται περιβάλλοντα.

Όριο – Η επιφάνεια που θα δημιουργήσει μια εκτροπή μεταξύ του υπό παρατήρηση τμήματος και του περιβάλλοντος ονομάζεται όριο.

Εφαρμογές του νόμου της θερμοδυναμικής 

Ο νόμος της θερμοδυναμικής ρυθμίζει τη λειτουργία όλων των ψυγείων, καταψυκτών, βιομηχανικών συστημάτων ψύξης, συστημάτων κλιματισμού, αντλιών θερμότητας κ.λπ. Όλοι οι τύποι συμπιεστών αέρα και αερίου, φυσητήρες και ανεμιστήρες λειτουργούν σε διαφορετικούς θερμοδυναμικούς κύκλους. Αυτός ο νόμος ισχύει για όλους τους τύπους κύκλων θερμικής μηχανής, συμπεριλαμβανομένων των Otto, Diesel και πολλών άλλων, και όλα τα λειτουργικά υγρά που χρησιμοποιούνται στους κινητήρες. Αυτός ο νόμος είχε ως αποτέλεσμα την πρόοδο των σύγχρονων αυτοκινήτων. Οι λαμπτήρες φωτός (ακτινοβολούμενη ενέργεια) μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε φωτεινή ενέργεια. Όταν μια μπάλα πισίνας συγκρούεται με μια άλλη, μεταφέρεται κινητική ενέργεια και η δεύτερη μπάλα κινείται. Τα φυτά μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια (ακτινοβολούμενη ενέργεια) σε χημική ενέργεια που αποθηκεύεται σε οργανικά μόρια. Η θερμική ενέργεια μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια μέσω των θερμικών μηχανών και αντίστροφα. Η πλειοψηφία των θερμικών μηχανών ταξινομούνται ως ανοιχτά συστήματα. Το νερό χρησιμοποιείται ως υγρό εργασίας σε ένα σύστημα κλιματισμού με ηλιακή ενέργεια. Παραγωγή ενέργειας από γεωθερμική ενέργεια με χρήση κλειστού αγωγού θερμότητας Thermosyphon Η Thermodynamics βοηθά τους βιολόγους να προσδιορίσουν εάν οι βιολογικές αντιδράσεις είναι βιώσιμες και τη σχετική κατανάλωση ενέργειας (ή ATP). Περιλαμβάνει μεταβολικές δραστηριότητες, κυτταρική αναπνοή, διαδικασίες ανάπτυξης και ανάπτυξης, συστήματα μεταφοράς μεμβράνης, ενζυμικές αντιδράσεις και πολλές άλλες λειτουργίες.

Συμπέρασμα

Σήμερα βλέπουμε τη χρήση της θερμοδυναμικής παντού, της οποίας την ιδιαίτερη χρήση βλέπουμε και στην καθημερινότητά μας, κύριο παράδειγμα της οποίας είναι η ψύξη του τσαγιού. Εκτός από αυτό, βλέπουμε τη χρήση της θερμοδυναμικής σε ειδικούς χώρους όπως θερμικές μηχανές, εργοστάσια παραγωγής ενέργειας, χημικές αντιδράσεις, ψυγεία, γεγονός που μας κάνει να γνωρίζουμε τη θερμοδυναμική.