Termodynamika
Termodynamika je odvetvie fyziky, ktoré skúma pohyb tepla medzi rôznymi objektmi. Termodynamika skúma aj zmeny tlaku a objemu objektov. V termodynamike sa často používa odvetvie matematiky nazývané štatistika, ktoré sa zaoberá pohybom častíc.
Termodynamika je užitočná, pretože nám pomáha pochopiť, ako svet veľmi malých atómov súvisí s veľkým svetom, ktorý vidíme každý deň.
Termodynamika má tiež dve hlavné vetvy nazývané klasická termodynamika a štatistická termodynamika. Dôležitým pojmom v termodynamike je pojem termodynamický systém.
Príkladom termodynamického systému je tehla. Tehla sa skladá z mnohých atómov, ktoré majú svoje vlastné vlastnosti. Všetky termodynamické systémy majú dva druhy vlastností, extenzívne a intenzívne. V prípade tehly sú extenzívne vlastnosti tie, ktoré získate sčítaním všetkých atómov. Veci ako objem, energia, hmotnosť a náboj sú extenzívne, pretože dve rovnaké tehly spojené dokopy majú dvakrát väčšiu hmotnosť ako jedna tehla. Intenzívne vlastnosti tehly sú tie, ktoré získate pri pohľade na priemer všetkých atómov. Veci ako teplota, tlak a hustota sú intenzívne, pretože dve rovnaké tehly majú stále rovnakú teplotu ako jedna samotná tehla.
Zákony termodynamiky
Existujú štyri termodynamické zákony, ktoré hovoria o tom, ako sa môže energia presúvať medzi dvoma objektmi vo forme tepla.
- Zerotov zákon termodynamiky
Ak dva systémy majú rovnaký tok tepla tam a späť a jeden z týchto dvoch systémov má rovnaký tok tepla tam a späť s iným systémom, všetky tri systémy majú navzájom rovnaký tok tepla.
Zvýšenie energie v systéme je rovnaké ako energia odovzdaná systému vo forme tepla alebo práce. Energiu nemožno vytvoriť ani zničiť, možno ju len zmeniť. Množstvo energie odovzdanej systému je rovnaké ako množstvo energie odobratej z okolia.
Pri dvojici dotýkajúcich sa sústav s rôznymi teplotami bude teplo prúdiť od horúceho k studenému, kým sa teplota sústav nevyrovná.
- Tretí zákon termodynamiky
Keď má systém teplotu 0 kelvinov, absolútnu nulu (najnižšiu teplotu), entropia (energia, ktorá sa nedá použiť na prácu) je rovná 0.
Využitie termodynamiky
Predtým sa študovala termodynamika, aby parné stroje fungovali lepšie. V súčasnosti sa myšlienky termodynamiky využívajú vo všetkých oblastiach, od výroby motorov až po štúdium čiernych dier.
Vedci používajú termodynamiku z mnohých dôvodov. Jedným z nich je výroba lepších motorov a chladničiek. Ďalším cieľom je pochopiť vlastnosti bežných materiálov, aby ich v budúcnosti mohli vyrábať pevnejšie. Termodynamika sa používa aj v chémii na vysvetlenie toho, ktoré reakcie budú fungovať a ktoré nie (toto štúdium je známe ako chemická kinetika). Termodynamika je účinná, pretože jednoduché modely pre atómy dobre fungujú pri vysvetľovaní vlastností veľkých systémov, ako sú tehly.
Súvisiace stránky
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to termodynamika?
Odpoveď: Termodynamika je odvetvie fyziky, ktoré skúma vzťahy medzi teplom, teplotou a energiou.
Otázka: Ako sa v termodynamike používa matematika?
Odpoveď: Matematika, konkrétne štatistika, sa v termodynamike často používa na skúmanie pohybu častíc.
Otázka: Aké sú niektoré aplikácie termodynamiky?
Odpoveď: Termodynamika nám pomáha pochopiť, ako svet veľmi malých atómov súvisí s veľkým svetom, ktorý vidíme každý deň. Má tiež dve hlavné vetvy nazývané klasická termodynamika a štatistická termodynamika.
Otázka: Čo je príkladom termodynamického systému?
Odpoveď: Príkladom termodynamického systému je tehla, ktorá sa skladá z mnohých atómov s vlastnými vlastnosťami.
Otázka: Čo sú to extenzívne vlastnosti?
Odpoveď: Extenzívne vlastnosti sú tie, ktoré získate sčítaním všetkých atómov, ako napríklad objem, energia, hmotnosť a náboj, pretože dve rovnaké tehly spojené dokopy majú dvakrát väčšiu hmotnosť ako jedna tehla.
Otázka: Čo sú to intenzívne vlastnosti?
Odpoveď: Intenzívne vlastnosti sú tie, ktoré získate, keď sa pozriete na priemer všetkých atómov, ako napríklad teplota, tlak a hustota, pretože dve rovnaké tehly majú stále rovnakú teplotu ako jedna samotná tehla.
