これは、物理法則の下で実行される一連の研究と実験を包含するために使用される用語であり、地球要素のバランス、および熱とエネルギーが地球上の生命にどのように影響するかを詳細に分析します。それを構成する材料。このことから、産業プロセスに役立つさまざまなマシンを作成することが可能になりました。この言葉はギリシャ語のθερμοとδύναμιςに由来し、「熱」と「熱」を意味します。
熱力学とは
目次
熱力学の定義は、熱エネルギーから機械エネルギーへの変換、およびその逆の変換を支配する法則を具体的に扱うのは科学であることを示しています。これは3つの基本原則に基づいており、明らかな哲学的意味を持ち、物理学で最も広範囲にわたる概念の定式化も可能にします。
この中で、広範囲および非広範囲の大きさなど、必要なオブジェクトの調査および評価のさまざまな方法が使用されます。広範囲の1つは内部エネルギー、モル組成または体積を研究し、2つ目はその一部として圧力を研究します。 、温度および化学的可能性; それでも、正確な分析には他の大きさが使用されます。
熱力学は何を研究しますか
熱力学は、システム間の熱エネルギーの交換と、そのような交換が意味する機械的および化学的現象を研究します。特定の方法では、機械的エネルギーが熱エネルギーに、またはその逆に変換される現象、つまり熱力学的変換と呼ばれる現象の研究を担当します。
物体などの巨視的研究に焦点を当てているため、現象科学と見なされます。同様に、他の科学を利用して、統計力学などの分析対象で特定しようとしている現象を説明できるようにします。熱力学システムは、それらの特性を混合するのに役立ついくつかの方程式を使用します。
その基本的な原則の中には、熱を介してある体から別の体に移動することができるエネルギーの原理があります。これは、エンジニアリングなどの多くの研究分野に適用されるだけでなく、エンジンの開発と協力して、相変化、化学反応、ブラックホールを研究します。
熱力学システムとは何ですか
熱力学的システムは、体または体のセットと呼ばれ、その上で熱力学的変換が行われます。システムの調査は、状態、つまり特定の瞬間の物理的状態から開始して行われます。微視的レベルでは、前記状態は、完全に測定可能な座標または質量、圧力、温度などの熱変数によって説明することができるが、微視的レベルでは、構成する画分（分子、原子）システムと、微視的特性が最終的に依存するこれらの粒子の位置と速度のセットを識別します。
さらに、熱力学的システムは、実行されている研究の対象であり、実在または虚数の表面によって制限される空間の領域です。システムと相互作用するシステム外の領域は、システム環境と呼ばれます。熱力学システムは、物質とエネルギーの交換を通じてその環境と相互作用します。
システムを他のコンテキストから分離するサーフェスは壁と呼ばれ、その特性に応じて、次の3つのタイプに分類されます。
オープン熱力学システム
それはエネルギーと物質の間の交換です。
閉じた熱力学システム
それは物質を交換しませんが、エネルギーを交換します。
隔離された熱力学システム
物質やエネルギーを交換しません。
熱力学の原理
熱力学には、熱力学システムを表す基本的な物理量を決定する特定の基礎があります。これらの原則は、特定の条件下での動作がどのようなものであるかを説明し、特定の現象の発生を防ぎます。
体が知覚して放出する熱が等しい場合、体は熱平衡にあると言われます。この場合、そのすべてのポイントの温度は一定であり、一定のままです。熱平衡の逆説的なケースは、太陽にさらされた鉄です。
この体の温度は、平衡に達すると、環境の温度よりも高いままです。これは、太陽エネルギーの継続的な寄与が、体が放射し、伝導と対流によってそれを失うことによって補償されるためです。
熱力学のゼロ原理または熱力学のゼロ法則は、接触している2つの物体が熱平衡に達した後に同じ温度にあるときに存在します。最も冷たい体が暖まり、暖かい体が冷えることは容易に理解できます。したがって、温度差が小さくなると、それらの間の正味の熱流束は減少します。
">読み込み中..。熱力学の第一法則
熱力学の最初の原則は、エネルギーの保存の原則であり（適切に、物質エネルギーの相対性の理論に従って）、特定の方法で変換することはできますが、作成も破壊もされません。別に。
エネルギー原理の一般化により、システムの内力の変動は、実行および転送された作業の合計であることが確認できます。これは、作業と熱がエネルギーを転送する方法であり、そうではないことが確立されているため、論理的なステートメントです。作成または破棄します。
システムの内部エネルギーは、さまざまなエネルギーと、システムを構成するすべての粒子の合計として理解されます。たとえば、並進、回転、振動の運動エネルギー、結合エネルギー、凝集力などです。
最初の原則は、第1の種類の永続的な可動装置の存在の不可能性、つまり、それが現れる方法のいずれにおいてもエネルギーを消費せずに仕事を生み出す可能性として述べられることがあります。
熱力学の第二原理
この2番目の原則は、特に熱伝達時の物理的イベントの不可逆性を扱います。
多くの実験的事実は、自然に発生する変換が、観察されることなく、反対方向に自発的に実行されるという特定の意味を持っていることを示しています。
熱力学の第2の原則は、自発的な変化が起こる感覚について経験が教えることの一般化です。それは実際に同等である様々な処方をサポートします。英国の物理学者で数学者のケルビン卿は、1851年にこれらの用語で次のように述べています。「単一の均一な温度源から抽出された熱の仕事への変換のみが結果となる変換を実行することは不可能です」
これは、物理学における熱力学の最も重要な法則の1つです。それらは多くの方法で定式化することができますが、それらはすべて不可逆性の概念とエントロピーの概念の説明につながります。ドイツの物理学者で数学者のルドルフ・クラウジウスは、物質が可逆的または不可逆的な循環プロセスを経て熱を交換するときに、任意の数の熱源の温度とそれらによって供給される熱の吸収量との間に関連する不等式を確立しました情報源。
水力発電所では、電気エネルギーは、堰き止められた水の潜在的なエネルギーから生成されます。この力は、水がパイプを通って下降するときに運動エネルギーに変換され、この運動エネルギーのごく一部がタービンの回転運動力に変換されます。タービンの軸は、力を生成するオルタネータのインダクタの軸と整数です。電気。
熱力学の第1の原則により、ある形式のエネルギーから別の形式への変化において、初期電力の増加も減少も発生していないことを確認できます。第2の原則は、そのエネルギーの一部が熱の形式で発射されることを示しています。
熱力学の第3の原則
3番目の法則は、1906年から1912年の間に化学者Walther Nernstによって開発されました。そのため、Nernstの定理またはNernstの仮定と呼ばれることがよくあります。熱力学のこの第3の原則は、絶対ゼロシステムのエントロピーは明確な定数であると述べています。これは、地盤状態にゼロ温度システムが存在するため、そのエントロピーは地盤状態の縮退によって決定されるためです。1912年、ネルンストは次のように法を制定しました。「有限のステップ数で等温線T = 0に到達することはいかなる手順によっても不可能です」
熱力学的プロセス
熱力学の概念では、プロセスはシステムで発生し、初期平衡状態から最終平衡状態に移行する変化です。これらは、プロセス全体で一定に保たれている変数に従って分類されます。
氷が溶けることから、空気と燃料の混合物が点火して内部燃焼のエンジンでピストンの動きを実行するまでのプロセスが発生する場合があります。
熱力学システムで変化する可能性のある3つの条件があります。温度、体積、および圧力です。液体は非圧縮性であり、体積変化が起こらないため、熱力学的プロセスはガスで研究されています。また、高温のため、液体は気体に変わります。固体では、非圧縮性であり、機械的な作業がないため、熱力学的研究は実施されません。
熱力学的プロセスの種類
これらのプロセスは、温度、圧力、または体積のいずれかの変数の1つを一定に保つために、アプローチに従って分類されます。さらに、エネルギーの交換やそのすべての変数の変更など、他の基準が適用されます。
等温プロセス
等温プロセスは、システムの温度が一定に保たれるすべてのプロセスです。これは、他の変数（PおよびV）が時間の経過とともに変化するように作業することによって行われます。
等圧プロセス
等圧プロセスは、圧力が一定に保たれるプロセスです。温度と体積の変化がその発達を定義します。温度が変化すると、音量は自由に変化します。
等時性プロセス
アイソコリックプロセスでは、ボリュームは一定のままです。また、システムが作業を生成しないものと見なすこともできます（W = 0）。
基本的に、それらは、攪拌の有無にかかわらず、任意のコンテナ内で研究される物理的または化学的現象です。
断熱プロセス
断熱プロセスとは、システムから外部へ、または反対方向への熱交換がない熱力学的プロセスです。このタイプのプロセスの例は、飲み物用のサーモスで実行できるプロセスです。
">読み込み中..。熱力学的プロセスの例
- アイソコリックプロセスの例：ガスの量は一定に保たれます。何らかの温度変化が発生すると、圧力変化が伴います。圧力調理器の蒸気の場合と同様に、加熱すると圧力が上昇します。
- 等温プロセスの例として：ガス温度は一定に保たれます。体積が増加すると、圧力は減少します。たとえば、真空製造機のバルーンは、真空が生成されるにつれてその体積が増加します。
- 断熱プロセスに関連して：たとえば、自転車のタイヤ膨張ポンプでのピストンの圧縮、または事前に出口穴を塞いだ状態でそれを圧縮する、シリンジのプランジャーの急速な減圧。
