thermodynamik

Physisch

2022

Wir erklären, was Thermodynamik ist und woraus ein thermodynamisches System besteht. Und was sind die Gesetze der Thermodynamik?

Energie kann nur in Form von Wärme oder Arbeit von einem System zum anderen ausgetauscht werden.

Was ist Thermodynamik?

Es heißt Thermodynamik (aus dem Griechischen Thermosflasche, "Hitze" und Dynamos, "Macht, Stärke") zum Zweig von körperlich das die mechanischen Wirkungen von Wärme und anderen ähnlichen Energieformen untersucht. Seine Studie nähert sich Objekten als reale makroskopische Systeme, durch die wissenschaftliche Methode und deduktives Denken unter Beachtung umfangreicher Variablen wie Entropie, die innere Energie oder die Volumen; sowie nicht umfangreiche Variablen wie Temperatur, das Druck oder das chemische Potenzial, neben anderen Arten von Größen.

Die Thermodynamik bietet jedoch keine Interpretation der von ihr untersuchten Größen, und ihre Untersuchungsgegenstände sind immer Systeme in einem Gleichgewichtszustand, dh solchen, deren Eigenschaften durch innere Elemente und nicht so sehr durch äußere Kräfte, die auf sie einwirken, bestimmbar sind. Bedenken Sie aus diesem Grund, dass die Energie kann nur als a . von einem System zum anderen ausgetauscht werden Wärme oder von Arbeit.

Das formale Studium der Thermodynamik begann 1650 dank Otto von Guericke, einem deutschen Physiker und Juristen, der die erste Vakuumpumpe entwarf und baute und mit seinen Anwendungen Aristoteles und seine Maxime „die Natur verabscheut ein Vakuum“ widerlegte. Nach dieser Erfindung haben die Wissenschaftler Robert Boyle und Robert Hooke sie verfeinerten ihre Systeme und untersuchten die Korrelation zwischen Druck, Temperatur und Volumen. So wurden die Prinzipien der Thermodynamik geboren.

Thermodynamisches System

Offene Systeme tauschen Energie und Materie mit ihrer Umgebung aus.

Ein thermodynamisches System wird als ein Teil des Universums verstanden, der zu Studienzwecken konzeptionell vom Rest isoliert ist und versucht, autonom zu verstehen. Achten Sie auf die Art und Weise, wie sich Energie ändert oder erhält, und gleichzeitig auf ihren Austausch von Angelegenheit und/oder Energie mit der Umwelt oder mit anderen ähnlichen Systemen (falls vorhanden). Es ist daher eine Methode zum Studium der Thermodynamik.

Das Hauptkriterium für die Klassifizierung dieser Systeme basiert auf ihrem Grad der Isolation von der Umgebung, wobei unterschieden wird zwischen:

  • Offene Systeme. Solche, die mit ihrer Umgebung frei Energie und Materie austauschen, wie es die meisten bekannten Systeme im Alltag tun. Zum Beispiel: ein Auto. Einer reicht ihm Treibstoff und es kehrt in die Umwelt zurück Gase Und Hitze.
  • Geschlossene Systeme. Diejenigen, die Energie mit ihrer Umgebung austauschen, aber keine Rolle spielen. Das passiert bei einem geschlossenen Behälter wie einer Dose, deren Inhalt unveränderlich ist, aber mit dem Wärme verliertWetter, zerstreut es in die Luft um ihn herum.
  • Isolierte Systeme. Diejenigen, die bis zu einem gewissen Grad keine Energie oder Materie mit der Umgebung austauschen. Natürlich gibt es keine perfekt isolierten Systeme, aber bis zu einem gewissen Grad: eine Thermoskanne mit Wasser heiß hält seine Temperatur für eine Weile, genug, um es für eine Weile isoliert zu halten.

Gesetze der Thermodynamik

Das "Nullgesetz" wird logisch so ausgedrückt: Wenn A = C und B = C, dann A = B.

Die Thermodynamik wird durch ihre vier grundlegenden Prinzipien oder Gesetze bestimmt, die von verschiedenen Wissenschaftlern im Laufe der Geschichte formuliert wurden Disziplin. Diese Prinzipien oder Gesetze sind:

  • Erstes Prinzip, oder Energieerhaltungssatz. Es besagt, dass die Gesamtenergiemenge in jedem von seiner Umgebung isolierten physikalischen System immer gleich sein wird, obwohl sie von einer Energieform in viele verschiedene umgewandelt werden kann. Kurz gesagt: "Energie kann nicht erzeugt oder vernichtet, sondern nur umgewandelt werden."
  • Drittes Prinzip oder Gesetz des absoluten Nullpunkts. Es schreibt vor, dass die Entropie eines Systems, das auf den absoluten Nullpunkt gebracht wird, immer eine bestimmte Konstante ist. Dies bedeutet, dass beim Erreichen des absoluten Nullpunkts (-273,15 ° C oder 0 K) die Prozesse physikalischer Systeme stoppen und die Entropie einen konstanten Minimalwert hat.
  • Nullprinzip oder Gesetz des thermischen Gleichgewichts. Es wird "Nullgesetz" genannt, weil, obwohl es das letzte Gesetz war, die grundlegenden und grundlegenden Vorschriften, die es aufgestellt hat, Vorrang vor den anderen drei Gesetzen haben. Es schreibt vor, dass „wenn zwei Systeme in thermisches Gleichgewicht unabhängig mit einem dritten System müssen sie auch untereinander im thermischen Gleichgewicht stehen“.

Chemische Thermodynamik

Chemische Thermodynamik ist ein separates Studiengebiet, das sich auf den Zusammenhang zwischen Wärme und Arbeit konzentriert und die chemische Reaktionen, alles eingerahmt in dem, was durch die Prinzipien der Thermodynamik begründet ist. Das heißt, es geht um die Anwendung der Gesetze der Thermodynamik, insbesondere der ersten beiden, auf die Welt der Reaktionen zwischen Stoffen und Verbindungen, um die sogenannten "fundamentalen Gibbs-Gleichungen" zu erhalten, die die Art und Weise bestimmen, wie die chemische Energie in den verschiedenen Verbindungen enthalten ist, verändert und weitergegeben wird, oder wie der Entropiegrad der Universum jedes Mal, wenn eine spontane Reaktion auftritt.

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