Ce este Termodinamică
Termodinamicii - știința care studiază fenomenele termice care au loc în organismele, nu le face legătura cu structura moleculară a substanței.
In termodinamica, se crede că toate procesele termice caracterizate prin corpurile doar parametrii macroscopice - presiune, volum și temperatură. Și din moment ce acestea nu pot fi aplicate la molecule individuale sau atomi, apoi, în contrast cu teoria moleculară cinetică, termodinamica, structura moleculară a substanțelor din procese termice este neglijată.
Toate conceptele termodinamicii sunt formulate ca o generalizare a faptelor observate în cursul experimentelor. Din această cauză se numește teoria fenomenologică (descriptive) de căldură.
sistem termodinamic
Termodinamica descrie procesele termice în sistemele macroscopice. Astfel de sisteme constau dintr-un număr mare de particule - molecule și atomi sunt numite termodinamic.
Sistemul termodinamic poate fi considerat ca orice obiect care poate fi văzut cu ochiul liber sau cu ajutorul unor microscoape, telescoape și alte instrumente optice. Important de dimensiuni ale sistemului în spațiu și timp existenței sale au permis să se măsoare parametrii - temperatura, presiunea, masa, compoziția chimică și alte elemente prin intermediul unor dispozitive care nu răspund la efectele moleculelor individuale (manometre, termometre etc.) ..
Pentru chimiștii termodinamicheskkoy sistem este un amestec de substanțe chimice care interacționează într-o reacție chimică. Astrofizicienii numesc acest sistem al corpului ceresc. Amestecul de combustibil și aer în motor, globul, corpul nostru, stilou scris, un notebook, o mașină, etc -. Este, de asemenea, sistem termodinamic.
Fiecare sistem termodinamic este separat de limitele de mediu. Ele pot fi reale - tub de sticlă de perete pentru chimic, corpul cilindrului motorului, etc. A poate fi convențional, de exemplu, atunci când studiază formarea unui nor în atmosferă.
În cazul în care un astfel de sistem nu comunică cu mediul extern, nici energie, nici materie, atunci aceasta se numește un izolat sau închis.
În cazul în care sistemul comunică cu energia din afara, dar nu face schimb de materie, aceasta se numește închisă.
Deschideți sistemul comunică cu mediul extern și energia și materialul.
echilibru termodinamic
Acest concept introdus, de asemenea, in termodinamica, ca o generalizare a rezultatelor experimentelor.
Numita stare de echilibru termodinamic a sistemului, în cazul în care toate cantitățile macroscopici - temperatură, presiune, volum și entropia - nu variază în timp, în cazul în care sistemul este izolat. În această stare a oricărui sistem termodinamic închis poate merge în mod spontan, dacă rămân constante toți parametrii externi.
Cel mai simplu exemplu al unui sistem în echilibru termodinamic - un termos de ceai fierbinte. Temperatura este aceeași în orice punct al fluidului. Deși termos sistem izolat poate fi numit numai aproximative.
Orice sistem termodinamic închis tinde în mod spontan să se deplaseze în echilibru termodinamic, în cazul în care nu se schimba parametrii externi.
proces termodinamic
În cazul în care modificarea a cel puțin unul dintre parametrii macroscopice, noi spunem că sistemul trece printr-un proces termodinamic. Un astfel de proces poate să apară în cazul în care parametrii externi sunt modificate sau sistemul începe să primească sau să transmită energie. Ca rezultat, se trece într-un alt stat.
Să ne amintim exemplul de ceai într-un termos. Dacă am pus într-o bucată de ceai cu gheață și închide termos, apare imediat diferența de temperatură în diferite părți ale lichidului. Fluid într-un termos va tinde să egalizeze temperaturile. Din regiunile cu o temperatură mai mare de căldură vor fi transferate la locul unde temperatura este mai scăzută. Adică, va fi un proces termodinamic. În final, temperatura de ceai într-un termos va fi din nou la fel. Dar este deja diferită de temperatura inițială. Starea sistemului a schimbat schimbat de la temperatura sa.
proces termodinamic se produce atunci când nisipul se răcește timp de noapte, la cald pe plajă într-o zi fierbinte. Prin dimineață temperatura scade. Dar, de îndată ce răsare soarele, procesul de încălzire va începe din nou.
Energia internă
Una dintre principalele concepte ale termodinamicii - energia internă.
Toate corpurile macroscopice au o energie internă, care este suma energiilor cinetice și potențiale ale tuturor particulelor (atomi și molecule), care alcătuiesc corpul. Aceste particule interacționează între ele numai și nu interacționează cu particulele de mediu din jur. Energia internă depinde de energia cinetică și potențială a particulelor și nu depinde de poziția corpului.
Energia internă se schimbă cu temperatura. Teoria moleculară-cinetică explică această schimbare a vitezei particulelor. Dacă temperatura corpului crește, rata crește, iar mișcarea particulelor devine mai mare distanță între ele. Prin urmare, creșterea energiei cinetice și potențiale. Cu scăderea temperaturii, procesul este inversat.
Termodinamica mai important decât magnitudinea energiei interne și modificarea acesteia. O energie internă schimbare prin utilizarea procesului de transfer termic sau efectuarea lucrărilor mecanice.
Schimbarea în munca mecanică internă a energiei
Energia internă a corpului poate fi schimbat, după ce a făcut asupra muncii sale mecanice. În cazul în care locul de muncă se face pe corp, energia mecanică este transformată în energie internă. Iar dacă lucrarea face corpul, energia sa internă este transformată în energie mecanică.
Aproape până la sfârșitul secolului al XIX-lea se credea că există o substanță imponderabilă - calorice, care transferă căldura din organism la organism. Cu cât sunt mai multe calorii curge in corp, mai cald va fi, și vice-versa.
Cu toate acestea, în 1798 Count omul de știință anglo-american Bendzhamin Rumford a început să se îndoiască de teoria caloric. Acest lucru sa datorat tunuri baril de încălzire în timpul forării. El a sugerat că cauza încălzirii este un lucru mecanic, care se face în timpul frecării tijei de foraj.
Și Rumford a efectuat un experiment. Pentru a crește forța de frecare, a luat un pic de foraj plictisitoare, iar țeava a fost plasat într-un butoi de apă. Până la sfârșitul celei de a treia oră de apă de foraj într-un butoi plină desfășurare. Aceasta a însemnat că țeava a fost caldă în comiterea lucrărilor mecanice pe ea.
transfer de căldură
transfer de căldură termică se numește transferul fizic de energie (caldura) de la un corp la altul, fie prin contact direct sau printr-o partiție de separare. De obicei, căldura este transferată de la mai cald la corpul mai rece. Acest proces se termină atunci când sistemul ajunge la o stare de echilibru termodinamic.
Energia care primește sau dă un organism în transfer de căldură, nazyvaetsyakolichestvom de căldură.
Prin transfer de căldură metoda de transfer de căldură pot fi împărțite în trei tipuri: radiație termică convenție de conductivitate termică.
conductivitate termică
Dacă între organele sau părți de cadavre există o diferență de temperatură, procesul de transfer de căldură va avea loc între ele. Conductivitatea termică numită procesul de transfer al energiei interne dintr-un corp mai încălzit (sau o parte a acesteia) la un corp mai puțin încălzit (sau o parte a acesteia).
De exemplu, încălzirea pentru a încălzi un capăt al barei de oțel după un timp ne-am simți că celălalt capăt devine, de asemenea, cald.
baghetă de sticlă, un capăt al căreia este un roșu-fierbinte, putem ține cu ușurință celălalt capăt, fără a arde. Dar dacă încercăm să facem același experiment cu o tijă de fier, nu vom lucra.
Diferite substanțe din diferite conductoare de căldură. Fiecare dintre ele are o conductivitate termică. sau conductivitate. numeric egală cu cantitatea de căldură care trece prin grosimea probei de 1 m, o suprafață de 1 m 2 pentru 1 secundă. Per unitate de temperatură luând 1 K.
Cel mai bun dintre toate metalele conduc căldura. Este proprietatea lor folosim în viața de zi cu zi, prepararea alimentelor în vase de metal sau tigai. Dar pixuri lor nu trebuie să fie încălzite. Prin urmare, acestea sunt realizate din materiale cu conductivitate termică scăzută.
Conductivitatea termică a mai puțin lichide. Un gaze au o conductivitate termică redusă.
Animale pentru blană sunt, de asemenea, un slab conductor de căldură. Din acest motiv ei nu se va încălzi în vreme caldă, și nu se congela în frig.
Prin convenție căldurii transferate jeturi și fluxuri de gaz sau lichid. Convenția solide nr.
Cum o convenție într-un lichid? Când am pus pe foc ibric cu apă, stratul inferior de lichid este încălzit, densitatea ei scade, se mișcă în sus. Are loc sa mai rece strat de apă. După ceva timp, el, de asemenea, se încălzește și, de asemenea, vor fi schimbate cu stratul mai rece. Etc.
Un proces similar are loc în gazele. Nu este un accident radiatoarele plasate în partea de jos a camerei. După ce aerul cald se ridică întotdeauna la partea de sus a camerei. O limită inferioară, la rece, dimpotrivă, este omisă. Apoi, de asemenea, încălzit și se ridică din nou, iar stratul superior în acest timp se raceste si cade.
Convenția este un natural și involuntar.
convenție naturală are loc întotdeauna în atmosferă. Ca urmare, există mișcare constantă a maselor de aer cald și rece - în jos. Ca urmare, există un vânt, nori și alte fenomene naturale.
Atunci când convenția naturală insuficientă, executată prin convenție. De exemplu, fluxurile de aer cald muta in camera cu ajutorul paletelor ventilatorului.
radiație termică
Soarele încălzește Pământul. Atunci când acest lucru nu se produce nici căldură, nici al Convenției. Deci, de ce corpul se încălzesc?
Faptul că soarele este sursa de radiație termică.
Radiația termică - este radiații electromagnetice produse în detrimentul energiei interne a corpului. Tot in jurul nostru corpul radiază căldură. Aceasta poate fi o lampă de masă lumină vizibilă, sau o sursă de ultraviolete, razele infraroșii sau gamma.
Dar organismul nu produce numai căldură. Ei, de asemenea, să absoarbă. Unele sunt mai mult, altele mai puțin. Și corpul întunecat și încălzit și răcit mai repede decât lumina. În vreme caldă, vom încerca să poarte haine de culoare deschisă, deoarece absoarbe mai puțină căldură decât îmbrăcămintea de culoare închisă. Masina de culoare închisă în soarele încălzește mult mai repede decât în picioare lângă o mașină cu el, având o culoare de lumină.
Această proprietate de material diferit absorb și radiază căldură utilizate în crearea de sisteme de viziune de noapte, rachete homing pentru sistemele țintă și altele.