Термодинамика
Термодинамика - это отрасль физики, изучающая движение тепла между различными объектами. Термодинамика также изучает изменение давления и объема объектов. В термодинамике часто используется отрасль математики, называемая статистикой, для изучения движения частиц.
Термодинамика полезна, потому что она помогает нам понять, как мир очень маленьких атомов соединяется с масштабным миром, который мы видим каждый день.
Термодинамика также имеет две основные ветви, называемые классической термодинамикой и статистической термодинамикой. Важной идеей в термодинамике является термодинамическая система.
Примером термодинамической системы является кирпич. Кирпич состоит из множества атомов, каждый из которых обладает своими свойствами. Все термодинамические системы имеют два вида свойств, обширные и интенсивные. Для кирпича обширными свойствами являются те, которые получаются при сложении всех атомов. Такие вещи, как объем, энергия, масса и заряд являются обширными, потому что два одного и того же кирпича вместе взятых имеют в два раза большую массу, чем один кирпич. Интенсивные свойства кирпича - это те, которые вы получаете, глядя на среднее по всем атомам. Такие вещи, как температура, давление и плотность интенсивны, потому что два одинаковых кирпича все еще имеют ту же температуру, что и один кирпич.
Законы термодинамики
Существует четыре закона термодинамики, которые говорят о том, как энергия может перемещаться между двумя объектами в виде тепла.
- Нулевой закон термодинамики
Если две системы имеют равный тепловой поток туда и обратно и одна из двух систем имеет равный тепловой поток туда и обратно с другой системой, то все три системы имеют равный тепловой поток друг с другом.
Увеличение энергии в системе равносильно увеличению энергии, отдаваемой системе в виде тепла или работы. Энергия не может быть создана или уничтожена, а только изменена. Количество энергии, переданной системе, равно количеству энергии, взятой из окружающей среды.
При соприкосновении пары систем с разными температурами тепло будет течь от горячего до холодного до тех пор, пока температура систем не сравняется.
- третий закон термодинамики
Когда система имеет температуру 0 кельвинов, абсолютный ноль (самая низкая температура), энтропия (энергия, которую нельзя использовать для работы) находится на уровне 0.
Использование термодинамики
Ранее термодинамику изучали, чтобы заставить паровые двигатели работать лучше. Сейчас идеи термодинамики используются во всем, начиная от изготовления двигателей и заканчивая изучением черных дыр.
Ученые используют термодинамику по многим причинам. Одна из них - создание лучших двигателей и холодильников. Другая - понять свойства повседневных материалов, чтобы в будущем они могли стать сильнее. Термодинамика также используется в химии, чтобы объяснить, какие реакции будут работать, а какие нет (это исследование известно как химическая кинетика). Термодинамика является мощной, потому что простые модели атомов хорошо работают в объяснении свойств больших систем, таких как кирпич.
Связанные страницы
Вопросы и ответы
В: Что такое термодинамика?
О: Термодинамика - это раздел физики, который изучает отношения между теплом, температурой и энергией.
В: Как математика используется в термодинамике?
О: Математика, в частности, статистика, часто используется в термодинамике для изучения движения частиц.
В: Каковы некоторые области применения термодинамики?
О: Термодинамика помогает нам понять, как мир очень маленьких атомов связан с крупномасштабным миром, который мы видим каждый день. Она также имеет две основные ветви, называемые классической термодинамикой и статистической термодинамикой.
В: Что является примером термодинамической системы?
О: Примером термодинамической системы является кирпич, который состоит из множества атомов со своими собственными свойствами.
В: Что такое экстенсивные свойства?
О: Экстенсивные свойства - это свойства, которые получаются при сложении всех атомов, такие как объем, энергия, масса и заряд, поскольку два одинаковых кирпича, сложенные вместе, имеют вдвое большую массу, чем один кирпич.
В: Что такое интенсивные свойства?
О: Интенсивные свойства - это свойства, которые Вы получаете, рассматривая среднее значение по всем атомам, такие как температура, давление и плотность, потому что два одинаковых кирпича имеют ту же температуру, что и один кирпич.
