Termodinamika
Termodinamika je veja fizike, ki preučuje gibanje toplote med različnimi predmeti. Termodinamika preučuje tudi spremembe tlaka in prostornine predmetov. V termodinamiki se pogosto uporablja veja matematike, imenovana statistika, ki preučuje gibanje delcev.
Termodinamika je koristna, ker nam pomaga razumeti, kako je svet zelo majhnih atomov povezan s svetom velikih dimenzij, ki ga vidimo vsak dan.
Termodinamika ima tudi dve glavni veji, in sicer klasično termodinamiko in statistično termodinamiko. Pomembna ideja v termodinamiki je termodinamični sistem.
Primer termodinamičnega sistema je opeka. Opeka je sestavljena iz številnih atomov, ki imajo vsi svoje lastnosti. Vsi termodinamični sistemi imajo dve vrsti lastnosti, ekstenzivne in intenzivne. Za opeko so ekstenzivne lastnosti tiste, ki jih dobimo, če seštejemo vse atome. Stvari, kot so prostornina, energija, masa in naboj, so ekstenzivne, ker imata dve isti opeki skupaj dvakrat večjo maso kot ena opeka. Intenzivne lastnosti opeke so tiste, ki jih dobimo, če pogledamo povprečje vseh atomov. Stvari, kot so temperatura, tlak in gostota, so intenzivne, ker imata dve enaki opeki še vedno enako temperaturo kot ena sama opeka.
Zakoni termodinamike
Obstajajo štirje zakoni termodinamike, ki določajo, kako se lahko energija v obliki toplote prenaša med dvema objektoma.
- Zerotov zakon termodinamike
Če imata dva sistema enak pretok toplote naprej in nazaj in če ima eden od obeh sistemov enak pretok toplote naprej in nazaj z drugim sistemom, imajo vsi trije sistemi med seboj enak pretok toplote.
Povečanje energije v sistemu je enako energiji, ki jo sistem dobi v obliki toplote ali dela. Energije ni mogoče ustvariti ali uničiti, lahko jo le spremenimo. Količina energije, ki jo sistem dobi, je enaka količini energije, ki jo dobi iz okolice.
Če se dotikata dva sistema z različnimi temperaturami, bo toplota tekla od vročega k hladnemu, dokler se temperature sistemov ne izenačijo.
- Tretji zakon termodinamike
Ko ima sistem temperaturo 0 kelvinov, absolutno ničlo (najnižja temperatura), je entropija (energija, ki je ni mogoče uporabiti za delo) enaka 0.
Uporaba termodinamike
Pred tem so preučevali termodinamiko, da bi izboljšali delovanje parnih strojev. Zdaj se zamisli iz termodinamike uporabljajo pri vsem, od izdelave motorjev do preučevanja črnih lukenj.
Znanstveniki uporabljajo termodinamiko iz številnih razlogov. Eden od njih je izdelava boljših motorjev in hladilnikov. Drugi namen je razumevanje lastnosti vsakdanjih materialov, da bi jih lahko v prihodnosti naredili močnejše. Termodinamiko uporabljamo tudi v kemiji, da pojasnimo, katere reakcije bodo delovale in katere ne (ta študija je znana kot kemijska kinetika). Termodinamika je močna, ker preprosti modeli za atome dobro delujejo pri pojasnjevanju lastnosti velikih sistemov, kot so opeke.
Sorodne strani
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je termodinamika?
O: Termodinamika je veja fizike, ki preučuje odnose med toploto, temperaturo in energijo.
V: Kako se v termodinamiki uporablja matematika?
O: V termodinamiki se pogosto uporablja matematika, zlasti statistika, za preučevanje gibanja delcev.
V: Kateri so nekateri načini uporabe termodinamike?
O: Termodinamika nam pomaga razumeti, kako se svet zelo majhnih atomov povezuje z velikim svetom, ki ga vidimo vsak dan. Ima dve glavni veji, ki se imenujeta klasična termodinamika in statistična termodinamika.
V: Kaj je primer termodinamičnega sistema?
O: Primer termodinamičnega sistema je opeka, ki je sestavljena iz številnih atomov s svojimi lastnostmi.
V: Kaj so obsežne lastnosti?
O: Ekstenzivne lastnosti so tiste, ki jih dobimo, če seštejemo vse atome, kot so prostornina, energija, masa in naboj, saj imata dve isti opeki skupaj dvakrat večjo maso kot ena opeka.
V: Kaj so intenzivne lastnosti?
O: Intenzivne lastnosti so tiste, ki jih dobimo s povprečjem vseh atomov, kot so temperatura, tlak in gostota, saj imata dve enaki opeki še vedno enako temperaturo kot ena sama opeka.
