Η πρώτη και η δεύτερη αρχή της θερμοδυναμικής

Πριν εξετάσουμε την πρώτη και τη δεύτερη αρχήθερμοδυναμική, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί τι ακριβώς σημαίνει ο όρος "θερμοδυναμική". Σε αυτήν την περίπτωση, η λέξη μιλάει από μόνη της: είναι εύκολο να ορίσετε τα άλλα δύο - "θερμός" και "δυναμική". Όταν μεταφράζονται από την ελληνική, αποκτώνται "θερμότητα, θερμοκρασία" και "δύναμη, κίνηση, αλλαγή". Με άλλα λόγια, η θερμοδυναμική είναι ένας από τους κλάδους της φυσικής που μελετά τα χαρακτηριστικά της μετατροπής της θερμότητας σε άλλες μορφές ενέργειας και αντίστροφα. Σε αυτή την περίπτωση, η θερμική κίνηση των αντικειμένων του μικροκοσμικού κόσμου (άτομα, μόρια, σωματίδια) δεν περιλαμβάνεται σε αυτό το τμήμα και μελετάται σε άλλους τομείς της επιστήμης. Η θερμοδυναμική ασχολείται με ολόκληρα μακροσφαίρια, για τα οποία ο όγκος, η πίεση κ.λπ. είναι χαρακτηριστικοί.

Αυτή η επιστήμη βασίζεται σε κάποιες βασικέςΧαρακτηριστικά (μηδέν, πρώτο, δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής) που λαμβάνονται ως αξιώματα. Αυτά προσδιορίστηκαν πειραματικά και επιβεβαιώθηκαν με θεωρητικούς υπολογισμούς. Η σχέση μεταξύ τους είναι μόνο έμμεση, δεδομένου ότι είναι αδύνατο να αντλήσουμε άμεσα μία προέλευση από την άλλη.

Υπάρχουν τέσσερις αρχές - από το μηδέν μέχρι το τρίτο. Ας υποδείξουμε την έννοια καθενός από αυτούς. Η μηδενική αρχή της θερμοδυναμικής βεβαιώνει ότι οποιοδήποτε σύστημα τείνει στη θερμοδυναμική ισορροπία, οπότε όταν εξαφανιστεί η εξωτερική επιρροή, τελικά προκύπτει ισορροπία. Σε αυτό, ένα απομονωμένο σύστημα μπορεί να έχει απεριόριστο χρόνο.

Ένα από τα κύρια - αυτή είναι η πρώτη αρχήθερμοδυναμική. Διατυπώθηκε για πρώτη φορά τον 19ο αιώνα. Στην πραγματικότητα, είναι ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας που εφαρμόζεται στις θερμοδυναμικές διεργασίες που συμβαίνουν στα μακροσυστήματα. Με την ευκαιρία, είναι συχνά με τη βοήθεια αυτού του αξίωμα αρνήθηκε το ενδεχόμενο της ύπαρξης ενός αεικίνητου, γιατί για να κάνει τις απαραίτητες εργασίες για να επικοινωνούν εξωτερικά πρόσθετη ενέργεια του συστήματος. Σύμφωνα με τον ίδιο, σε ένα κλειστό απομονωμένο σύστημα, η ενεργειακή αξία παραμένει πάντα αμετάβλητη.

Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής είναι οικείος σε όλουςπαιδική ηλικία. Σύμφωνα με τον ίδιο, η θερμική ενέργεια μπορεί να μεταδοθεί φυσικά μόνο σε μία κατεύθυνση - από ένα θερμότερο σώμα σε ένα λιγότερο θερμαινόμενο. Παραδείγματος χάριν, αυτός είναι ο λόγος που φαίνεται κρύο στο δρόμο το χειμώνα, καθώς η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι χαμηλότερη από εκείνη του ανθρώπινου σώματος, η οποία προκαλεί εκπομπή θερμότητας. Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής είναι ένας από τους πιο διάσημους. Μια από τις συνέπειές της υποδηλώνει ότι ολόκληρη η εσωτερική ενέργεια του συστήματος δεν μπορεί να μετατραπεί πλήρως σε χρήσιμη εργασία. Είναι ενδιαφέρον ότι ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής είναι μαθηματικά μη αποδεδειγμένος. Με τη δημιουργία ενός πλήθους πειραμάτων, αυτή η κανονικότητα προήλθε, ακολούθως υιοθετήθηκε ως αξίωμα.

Τι είναι μια από τις πτυχές που χαρακτηρίζουνο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής; Εντροπία! Ο όρος αυτός σε μετάφραση από την ελληνική σημαίνει "μετασχηματισμός". Η εντροπία είναι χαρακτηριστική για οποιοδήποτε θερμοδυναμικό σύστημα και αποτελεί συνάρτηση του κράτους. Γενικά, μπορούμε να υποθέσουμε ότι η εντροπία δείχνει την επιθυμία οποιουδήποτε συστήματος να είναι διαταραγμένο. Ο R. Clausius, ο οποίος πρότεινε αυτόν τον όρο για τις θερμοδυναμικές διεργασίες, έδωσε ένα παράδειγμα ενός παραδείγματος με παγωμένο νερό: ας φανταστούμε το νερό που βρίσκεται σε υγρή κατάσταση στα όρια των μηδενικών βαθμών Κελσίου. Είναι απαραίτητο να αναφέρει ένα τμήμα εξωτερικής ενέργειας επαρκούς για να διαταράξει την ισορροπία, καθώς το υγρό περνά σε μια στερεή κατάσταση (πάγος). Ταυτόχρονα, λόγω μιας εσωτερικής αλλαγής στη δομή, ένα μέρος της ενέργειας απελευθερώνεται. Στην περίπτωση αυτή μιλάμε για μια αναστρέψιμη διαδικασία. Κατά συνέπεια, η μεταβολή της εντροπίας είναι η αναλογία της συνολικής ποσότητας θερμικής ενέργειας προς την απόλυτη τιμή της θερμοκρασίας. Μία από τις συνέπειες δείχνει ότι σε κλειστά συστήματα χωρίς εξωτερική επιρροή η τιμή της εντροπίας αυξάνεται.