Термодинамика

Из Википедије, слободне енциклопедије

Термодинамика (грч. θερμη, врелина и δυναμις, снага) је грана физике која проучава последице промене притиска, температуре и запремине у макроскопским физичким системима. Ова анализа се врши применом статистичких метода на његове елементарне честице.[1][2] Помињање „врелине“ у имену се односи на проток енергије, а „снага“ се односи на кретање. Термодинамика дакле проучава проток топлотне енергије и начин на који она прозводи механички рад (покрет). Термодинамика се развила у 19. веку кроз покушаје да се повећа ефикасност раних парних машина.[3]

Типичан термодинамички систем се састоји из топлотног извора (грејача) и одвода топлоте (хладњака). Овакав систем производи механички рад (клипова, полуга, замајаца, и сл.). Могућа је и обрнута ситуација где механички рад има за последицу одвођење топлоте, у ком случају се систем назива топлотна пумпа (пример: фрижидер).

Теоријска основа термодинамке су термодинамички закони. У њима се помиње физичка величина „ентропија“ која описује све термодинамичке системе. То је мера за „везану“ енергију затвореног материјалног система, тј. за енергију која се, насупрот „слободној“, више не може претворити у рад. По другој дефиницији, ентропија је мерило неуређености система.

У ширем смислу, термодинамика обухвата науку о топлотним особинама материје и прелазима између агрегатних стања (фазним прелазима).

Термодинамички процеси[уреди]

Термодинамички процеси се дефинишу као промене термодинамичког система од почетног до крајњег стања. По правилу, термодинамички процеси се разликују од других процеса по врсти енергије и физичким параметрима. Три кључна параметра термодинамичких процеса су: температура, притисак и запремина. Ради научне анализе, могуће је разврстати термодинамичке процесе у следеће категорије:

  1. Изобарски процеси се врше при константном притиску
  2. Изохорски процеси се врше при константној запремини система
  3. Изотермски процеси се врше при константној температури
  4. Адијабатски процеси су енергетски неутрални (систем не прима и не губи енергију од околине)
  5. Изоентропијски процеси (реверзибилни адијабатски процеси) не мењају ентропију система
  6. Изоенталпијски процеси не мењају енталпију система
  7. Равнотежно стање је процес у коме се не мења унутрашња енергија система

Закони термодинамике[уреди]

Постоје четири општа закона термодинамике чија важност не зависи од детаља термодинамичких система и њихових интеракција, већ само од протока материје и енергије. Четири закона термодинамике су:

Ако су два термодинамичка система у равнотежи са трећим, онда су у равнотежи и међу собом.
Промена унутрашње енергије затвореног термодинамичког система једнака је збиру топлотне енергије додате систему и термодинамичког рада примењеног на систем.
Укупна ентропија изолованог термодинамичког система се временом увећава, све до максималне вредности.
Када се систем асимптотски приближава температурној апсолутној нули, сви процеси практично престају, а ентропија тежи минимуму (нули).

Преношење топлоте[уреди]

Ако два физичка тела имају исту температуру сматра се да су она у топлотној равнотежи и у том случају не утичу једно на друго. Не постоји трансфер топлотне енергије. Ако је једно тело топлије (има вишу температуру), јавља се трансфер топлотне енергије од топлијег ка хладнијем, на три могућа начина: кондукцијом, конвекцијом, и зрачењем. Пренос топлоте са хладнијег тела према топлијем није могуће (види: Други закон термодинамике).

Размена топлоте кондукцијом се односи на директан контакт два физичка тела. Конвекција подразумева неки флуид, као медијум, који се загрева кондукцијом и преноси топлоту другом чврстом телу на исти начин. Станови се греју претежно конвекцијом топлоте: пећ или радијатор загрева ваздух, који струјањем иде до других тела и преноси на њих топлоту кондукцијом. Зрачењем се преноси топлота између два удаљена физичка тела без посредства неког медијума. На овај начин Сунце загрева Земљу.

Види још[уреди]

Референце[уреди]

  1. ^ Perrot, Pierre (1998). A to Z of Thermodynamics. Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6. 
  2. ^ Clark, John, O.E. (2004). The Essential Dictionary of Science. Barnes & Noble Books. ISBN 0-7607-4616-8. 
  3. ^ Clausius, Ruldolf (1850). On the Motive Power of Heat, and on the Laws which can be deduced from it for the Theory of Heat. Poggendorff's Annalen der Physick, LXXIX (Dover Reprint). ISBN 0-486-59065-8. 

Литература[уреди]

  • Clausius, Ruldolf (1850). On the Motive Power of Heat, and on the Laws which can be deduced from it for the Theory of Heat. Poggendorff's Annalen der Physick, LXXIX (Dover Reprint). ISBN 0-486-59065-8. 
  • Clark, John, O.E. (2004). The Essential Dictionary of Science. Barnes & Noble Books. ISBN 0-7607-4616-8. 
  • Perrot, Pierre (1998). A to Z of Thermodynamics. Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6. 

Спољашње везе[уреди]

Викиостава
Викимедијина остава има још мултимедијалних датотека везаних за: Термодинамика