Шта је термодинамика:
Термодинамика је грана физике која проучава однос између топлоте, примењене силе (познате и као рад) и преноса енергије.
Реч термодинамика потиче од грчких корена θερμο- (термо-) што значи „топлота“, и δυναμικος (динамикос), што заузврат потиче из δυναμις (динам), што значи „снага“ или „снага“.
Термодинамички процеси одређени су са три основна закона.
- Први закон нам омогућава да разумемо како се енергија чува.
- Други закон се користи за познавање услова неопходних за пренос енергије.
- Трећи закон служи за познавање понашања система у равнотежи.
Разумевање термодинамичких процеса важно је у областима као што је индустријски инжењеринг где велике количине енергије треба користити за погон више машина.
Закони термодинамике такође нам омогућавају да разумемо функционисање система у областима као што су биохемија, космологија и генетика.
Закони термодинамике
У термодинамици постоје три закона која објашњавају како топлота и енергија раде и преносе се. У наставку ћемо их детаљно објаснити.
Први закон термодинамике
Први закон се бави очувањем енергије: енергија се не ствара нити уништава, већ се само трансформише. На пример:
- Соларна енергија се трансформише у електричну енергију за сервис.
- Та електрична енергија се може користити за пуњење батерије електричног аутомобила.
- Електрични аутомобил је у стању да претвори акумулирану енергију у депласман.
Енергија је, дакле, увек у покрету.
Поједностављена формула била би следећа:
Други закон термодинамике
Други закон термодинамике омогућава утврђивање две ствари:
- Правац у коме се јавља пренос енергије.
- Услови који су неопходни да би се процес преокренуо.
Одавде сазнајемо да постоје реверзибилни и неповратни процеси.
На пример, кухињска сол се спонтано меша са водом кроз процес који се назива разблаживање. Овај процес ослобађа топлоту.
Да би се овај процес преокренуо и поново формирали кристали соли, мора се применити топлота, која омогућава да вода испари и одвоји је од соли. Систем апсорбује топлоту.
Поједностављена формула била би следећа:
Трећи закон термодинамике
Трећи закон термодинамике комбинује два претходна закона и примењује их на системе у апсолутној равнотежи. У овом стању постоји минимална размена енергије и максималан степен поремећаја (или ентропије).
Трећи закон се примењује на затворене системе. Овакве врсте система виде се само у теоријској физици и хемији.
Поједностављена формула била би следећа:
Врсте система у термодинамици
Да бисмо разумели законе термодинамике, прво је важно знати врсте система који постоје и њихово понашање.
Све око нас чине системи и већина система које познајемо размењује енергију. Системи се класификују у три врсте: отворени, затворени и изоловани.
- Отворени системи: они споља размењују енергију и материју (на пример, ломача).
- Затворени системи: енергију размењују само са споља (на пример, мобилним телефоном).
- Изоловани системи: Они не размењују материју или енергију (они су само теоријски).
Док се први и други закон термодинамике односе на отворене и затворене системе, трећи закон се односи на изоловане системе.
Стање система
Постоје два основна стања у којима се могу наћи системи (без обзира на њихов тип).
- Активни системи: ако постоји размена енергије, каже се да је систем активан.
- Системи у мировању или равнотежи: ако нема размене енергије, сматра се да систем мирује или је у равнотежи.
Пренос топлоте и топлоте у термодинамици
Према физици, топлота је проток енергије који постоји када два система различитих температура дођу у контакт. Термичка равнотежа се постиже када сви укључени системи достигну исту температуру.
У термодинамичким системима ако су два од њих у равнотежи са трећим системом, тада су и они у равнотежи једни с другима. Према томе, при постизању равнотеже температура је константа.
