La termodinamica Este baza, teoria pe care se bazează motoarele pentru a funcționa și, de asemenea, multe alte mașini, cum ar fi frigiderele, congelatoarele etc. Cu toate acestea, majoritatea utilizatorilor de mașini și motociclete, printre alte vehicule cu motoare și utilaje, nu sunt complet conștienți de această teorie. Deci, ca o introducere ușoară, vom aprofunda în descoperirea acestei lumi și, astfel, vom putea înțelege mai bine alte articole tehnice care necesită cunoștințe de termodinamică.
Deci, să vedem cele mai importante concepte...
Concepte elementare
Înainte de a începe cu termodinamica în sine, voi face o scurtă introducere Câteva concepte de care ar trebui să ținem cont ca sa nu te pierd...
putere
În termodinamică, Energia este definită ca fiind capacitatea unui sistem de a genera muncă. Este o mărime scalară care se poate manifesta sub diferite forme, cum ar fi energia cinetică, energia potențială, energia termică, energia chimică, printre altele, și care se exprimă în jouli (J) ca unitate a Sistemului Internațional (SI).
Muncă
El Munca este cantitatea de energie transferată de la un sistem la altul de o forță când apare o deplasare sau alt tip de fenomen. În cadrul muncii, putem găsi atât lucru mecanic, când o forță mecanică mișcă un obiect, cât și lucru nemecanic, când forțe nemecanice precum forțele electrice sau magnetice produc același lucru.
putere
În termodinamică, Puterea este definită ca rata de transfer de energie între un sistem și mediul său.. Este o mărime scalară care reprezintă cantitatea de energie transferată pe unitatea de timp. Unitatea de măsură în SI este watul (W), deși, după cum știți, există și altele precum CV sau cai etc.
Formula pentru putere:
P = L / t
Unde P este puterea în wați, W este munca în jouli și t este timpul în secunde.
Căldură și muncă
Caloarea este definită ca transferul de energie între două sisteme care are loc din cauza diferenței de temperatură. Semnul său depinde dacă căldura curge în sistem sau din sistem, adică dacă se răcește sau se încălzește. Unitatea de măsură SI este joule (J).
Nu confundați căldura și munca, deoarece nu sunt la fel. În timp ce munca este un transfer de energie datorat unei forțe, căldura este un transfer de energie datorat unei diferențe de temperatură. În plus, căldura poate fi negativă sau pozitivă, în funcție de unde curge, în timp ce munca nu poate.
Transformări termodinamice
Transformările termodinamice reprezintă schimbări de stare pe care o experimentează sistemele termodinamice. Aceste modificări pot fi reversibile sau ireversibile, iar studiul lor ne permite să înțelegem comportamentul energiei și materiei în diferite scenarii. Cu alte cuvinte, procesul prin care un sistem termodinamic trece de la o stare de echilibru inițială la o altă stare de echilibru final. În timpul acestui proces, diferite proprietăți variază, cum ar fi temperatura, presiunea, volumul sau energia internă.
Transformările termodinamice sunt clasificate în două: cele reversibile, când se poate reveni la starea inițială, și cele ireversibile, când nu se poate reveni la acea stare inițială. Pentru mai multe informații vă recomand să citiți aceste articole...
În termodinamică, schimbările de stare ale unui sistem sunt clasificate pe baza proprietății care rămâne constantă în timpul procesului. Prefixele „iso” înseamnă „egal” și sunt folosite pentru a denumi aceste procese termodinamice speciale.. De exemplu:
- izotermă: apare la temperatura constanta (T). În acest caz, nu există schimb de căldură între sistem și mediu, sau schimbul de căldură are loc astfel încât temperatura să rămână uniformă. Un exemplu ar putea fi compresia lentă a unui gaz ideal în interiorul unui cilindru cu pereți conductori de căldură care permit menținerea constantă a temperaturii pe tot parcursul procesului.
- Izometric sau izocoric: apare la volum constant (V). În acest caz, nu există nicio modificare a volumului sistemului. Un exemplu ar putea fi încălzirea unui gaz în interiorul unui recipient rigid, sigilat. Deși temperatura crește, volumul gazului nu se poate extinde din cauza recipientului rigid.
- izobar: apare la presiune constantă (P). În acest caz, nu există nicio modificare a presiunii sistemului. Un exemplu ar putea fi fierberea apei la presiune atmosferică constantă. Deși temperatura apei crește, presiunea rămâne aceeași cu presiunea atmosferică.
- Isenthalpico: apare la entalpia constantă (H), apoi voi arăta mai multe despre ce este aceasta...
- Adiabatic: are loc fără schimb de căldură (Q=0) între sistem și mediu. În acest caz, orice schimbare de temperatură în cadrul sistemului se datorează exclusiv muncii efectuate pe sau de către acesta. Un exemplu ar putea fi compresia rapidă a unui gaz într-un cilindru izolat. Compresia rapidă nu permite transferul de căldură spre exterior, astfel încât temperatura gazului crește datorită muncii efectuate în timpul compresiei.
I principiul termodinamicii sau Legea conservării energiei
Acest principiu prevede că energia totală a unui sistem izolat rămâne constantă. Cu alte cuvinte, energia nu poate fi creată sau distrusă, ea poate fi doar transformată dintr-o formă în alta. Din punct de vedere matematic, se exprimă astfel:
ΔE = Q – W
Unde ΔE este modificarea energiei interne a sistemului exprimată în jouli, Q este căldura transferată tot în jouli, iar W este munca efectuată de sistem.
II principiul termodinamicii sau Entropia și Direcția Proceselor
Acest principiu introduce conceptul de entropie, o măsură a dezordinei sau aleatorii într-un sistem. Al doilea principiu afirmă că entropia totală a unui sistem izolat crește întotdeauna cu timpul. Cu alte cuvinte, procesele naturale tind să se deplaseze către o stare de dezordine mai mare.
Alți termeni
În cele din urmă, ar fi, de asemenea, interesant să cunoaștem aceste alte concepte despre care v-am spus anterior:
Ce este entropia?
La Entropia (S) este o măsură a tulburării sau aleatorii într-un sistem termodinamic. Un sistem cu entropie mare are o distribuție mai probabilă a particulelor care îl compun, în timp ce un sistem cu entropie scăzută are o distribuție mai ordonată. Întotdeauna crește într-un sistem izolat care suferă un proces ireversibil, cum ar fi amestecarea a două gaze sau frecare. Acest lucru se datorează faptului că aceste procese cresc tulburarea la nivel microscopic al sistemului.
Ce este entalpia?
La Entalpia (H) este o proprietate termodinamică care reprezintă energia totală cuprinse într-un sistem termodinamic. Este definită ca suma energiei interne (U) a sistemului și produsul dintre presiunea (P) și volumul (V):
H = U + PV
Entalpia este utilă pentru analiza proceselor termodinamice care apar la presiune constantă (izobară). În aceste cazuri, modificarea entalpiei (ΔH) este egală cu căldura transferată sistemului (Q) la presiune constantă:
ΔH = Q (la presiune constantă)
Imagini | canva