热力学

身体的

2022

我们解释了热力学是什么以及热力学系统由什么组成。另外,什么是热力学定律。

能量只能以热量或功的形式从一个系统交换到另一个系统。

什么是热力学?

它被称为热力学(来自希腊语 热水瓶、“热”和 发电机, "Power, strength") 到分支 身体的 研究热量和其他类似能量形式的机械作用。他的研究将物体视为真正的宏观系统,通过 科学的方法 和演绎推理,注意广泛的变量,如 ,内能或 体积;以及非广泛变量,例如 温度, 这 压力 或化学势,以及其他类型的量级。

然而,热力学并未对其研究的量提供解释,其研究对象始终是 系统 处于平衡状态,即那些特性由内部元素决定的,而不是由作用在它们上的外力决定的。出于这个原因,考虑到 活力 只能从一个系统交换到另一个系统 或来自 工作.

热力学的正式研究始于 1650 年的德国物理学家和法学家奥托·冯·格里克 (Otto von Guericke),他设计并制造了第一台真空泵,用他的应用驳斥了亚里士多德及其“自然厌恶真空”的格言。根据这项发明,科学家罗伯特·博伊尔和罗伯特 胡克 他们改进了他们的系统,并研究了压力、温度和体积之间的相关性。热力学原理由此诞生。

热力系统

开放系统与其环境交换能量和物质。

热力学系统被理解为宇宙的一部分,出于研究目的,它在概念上与其他系统隔离,并试图自主理解。注意能量变化或保存的方式,同时注意能量的交换 事情 和/或能源与环境或其他类似系统(如果有)。因此,它是一种研究热力学的方法。

对这些系统进行分类的主要标准是根据它们与环境的隔离程度,从而区分:

  • 开放系统。那些与环境自由交换能量和物质的系统,就像大多数已知系统在日常生活中所做的那样。例如:汽车。一只手给他 燃料 它返回到环境中 气体 和热。
  • 封闭系统。那些与环境交换能量的人,但无关紧要。这就是封闭容器(例如罐)发生的情况,其内容物是不变的,但会随着温度的升高而失去热量天气,将其消散到周围的空气中。
  • 隔离系统。那些在一定程度上不与环境交换能量或物质的物质。当然,没有完全绝缘的系统,但在某种程度上有:一个包含 hot 将保持其温度一段时间,足以使其绝缘一段时间。

热力学定律

“零定律”在逻辑上是这样表达的:如果 A = C 且 B = C,则 A = B。

热力学受其四项基本原理或定律的支配,这些原理或定律由贯穿整个历史的不同科学家制定。 纪律.所述原则或法律是:

  • 第一原则,或 能量守恒定律.它指出,与环境隔离的任何物理系统中的能量总量将始终相同,尽管它可以从一种能量形式转换为许多不同的能量形式。简而言之:“能量不能被创造或破坏,只能被转化。”
  • 第三原理,或绝对零定律。它规定了一个系统的熵被带到绝对零将始终是一个确定的常数。这意味着当达到绝对零(-273.15°C 或 0 K)时,物理系统的过程停止,熵具有恒定的最小值。
  • 零原理或热平衡定律。之所以称为“零法”,是因为它虽然是最后运行的,但它所确立的基本戒律优先于其他三法。它规定“如果两个系统处于 热平衡 独立于第三个系统,它们也必须彼此热平衡”。

化学热力学

化学热力学是一个独立的研究领域,侧重于热和功之间的相关性,以及 化学反应,所有这些都建立在热力学原理的框架内。也就是说,它是关于热力学定律,尤其是前两个定律,在物质和物质之间的反应世界中的应用。 化合物,为了获得所谓的“基本吉布斯方程”,它控制了 化学能源 包含在不同化合物中的变化和传递,或熵的程度如何 宇宙 每次发生自发反应时。

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