Termodinamični tečaji in aplikacije

On Termodinamično ravnovesje Iz izoliranega sistema je opredeljen kot stanje ravnotežja, v katerem spremenljivke, ki ga označujejo in jih je mogoče izmeriti ali izračunati.

Tako sistemi kot tudi razredi ravnotežja so zelo raznoliki. Sistem je lahko celica, ledena pijača, letalo, polno potnikov, osebe ali strojev, če omenjam le nekaj primerov. Lahko se tudi izolirajo, zaprejo ali odprejo, odvisno od tega, ali lahko s svojim okoljem izmenjujejo energijo in materijo.

Koktajl komponente so v toplotnem ravnovesju. Vir: Pexels.

A izolirani sistem Ne deluje z okoljem, nič ne vstopi in ne zapusti. A sistem zaprt Lahko izmenjuje energijo, vendar ni pomembno z okoliškim okoljem. Končno, odprt sistem je brezplačno opravljati izmenjave z okoljem.

No, izoliran sistem, ki se lahko razvija dovolj časa, se spontano nagiba k termodinamičnemu ravnovesju, v katerem bodo njene spremenljivke v nedogled ohranile svojo vrednost. In v primeru odprtega sistema morajo biti njegove vrednosti enake vrednosti v okolju.

To bomo dosegli, kadar bodo izpolnjeni vsi ravnotežni pogoji, ki jih nalaga vsaka vrsta.

[TOC]

Ravnotežje razrede

Toplotno ravnovesje

Temeljni ravnotežni razred je toplotno ravnovesje, ki je prisotna v mnogih vsakdanjih situacijah, na primer skodelica vroče kave in čajna žlička, s katero se meša sladkor.

Tak sistem spontano po določenem času pridobi isto temperaturo, po katerem pride do ravnotežja kot vsi deli pri isti temperaturi.

Medtem ko se to zgodi, obstaja temperaturna razlika, ki poganja izmenjavo toplote po celotnem sistemu. Vsak sistem ima čas za doseganje toplotnega ravnovesja in dosega isto temperaturo na vseh točkah, imenovano sprostite čas.

Mehansko ravnovesje

Ko je tlak na vseh točkah sistema konstanten, je v mehanskem ravnovesju.

Vam lahko služi: gostota

Kemično ravnovesje

On Kemično ravnovesje, Tudi včasih imenovan materialno ravnovesje, Doseženo je, ko kemična sestava sistema sčasoma ostane nesprejemljiva.

Na splošno se sistem upošteva v termodinamičnem ravnovesju, ko je hkrati v toplotnem in mehanskem ravnovesju.

Termodinamične spremenljivke in državna enačba

Spremenljivke, ki jih preučujemo za analizo termodinamičnega ravnovesja sistema. Druge spremenljivke vključujejo položaj, hitrost in druge, katerih izbira je odvisna od študijskega sistema.

Torej, kako navesti koordinate točke. Ko je sistem v ravnovesju, te spremenljivke izpolnjujejo odnos, ki je znan kot Državna enačba.

Državna enačba je funkcija termodinamičnih spremenljivk, katerih oblika na splošno je:

f (p, v, t) = 0

Kjer je p tlak, je v volumnu in t je temperatura. Seveda bi lahko državna enačba izrazila v smislu drugih spremenljivk, vendar so, kot je bilo že rečeno, to najbolj uporabljene spremenljivke za karakterizacijo termodinamičnih sistemov.

Ena najbolj znanih državnih enačb je v idealnih plinih Pv = nrt. Tukaj n To je število molov, atomov ali molekul in R To je Boltzmannova stalnica: 1.30 x 10^-23 J/K (Joule/Kelvin).

Termodinamično ravnovesje in ničelni zakon termodinamike

Recimo, da obstajata dva termodinamična sistema A in B s termometrom, ki jo bomo imenovali T, ki v stiku s sistemom v času dovolj, da imata A in T enako temperaturo. V tem primeru je mogoče zagotoviti, da sta A in T v toplotnem ravnovesju.

Vam lahko služi: aerostatski balon: zgodovina, značilnosti, deli, kako delujeS pomočjo termometra je dokazan ničelni zakon termodinamike. Vir: Pexels.

Isti postopek s sistemom B in T se ponovi spodaj. Če se izkaže, da je temperatura B enaka kot pri A, potem sta A in B v toplotnem ravnovesju. Ta rezultat je znan kot nič zakona ali nič načela termodinamike, ki je uradno navedeno:

Če sta dva sistema A in B v toplotnem ravnovesju vsakega neodvisno s tretjim sistemom T, je mogoče potrditi, da sta A in B v toplotnem ravnovesju med seboj.

In iz tega načela je sklenjeno naslednje:

Sistem je v termodinamičnem ravnovesju, ko so vsi njegovi deli pri isti temperaturi.

Zato v termodinamičnem ravnovesju ni mogoče upoštevati dveh teles v termičnem stiku, ki nista pri isti temperaturi.

Entropija in termodinamično ravnovesje

Kaj poganja sistem za doseganje toplotnega ravnovesja Entropija, Velikost, ki kaže, kako blizu je sistem za uravnoteženje, kar kaže na njegovo motnjo. Večja je motnja, več je entropije, obratno se dogaja, če je sistem zelo urejen, v tem primeru pa se spusti.

Status toplotnega ravnovesja je ravno stanje največje entropije, kar pomeni, da je kateri koli izolirani sistem usmerjen v stanje večje motnje.

Zdaj prenos toplotne energije v sistemu ureja sprememba njegove entropije. Naj bo entropija in označite z grško črko "Delta" spremembo v njem: ΔS. Sprememba, ki vodi v sistem od začetnega stanja do drugega konca, je opredeljena kot:

Kjer je Q količina toplote (v joulesu) in T je temperatura (v Kelvinu), tako da so enote Si (mednarodni sistem) za entropijo in spremembo entropije Joules/Kelvin (J/K).

Lahko vam služi: diskretna spremenljivka: značilnosti in primeri

Ta enačba velja samo za reverzibilne procese. Postopek, v katerem se sistem lahko v celoti vrne v svoje začetne pogoje in na vsaki točki na cesti je v termodinamičnem ravnovesju.

Primeri sistemov z naraščajočo entropijo

- Pri prenosu toplote iz bolj vročega v hladnejše telo se entropija povečuje, dokler obe temperaturi ni enaka, po kateri njena vrednost ostane konstantna, če je sistem izoliran.

- Drug primer povečanja entropije je raztopina natrijevega klorida v vodi, dokler ne doseže ravnotežja, ko se sol popolnoma raztopi.

- V trdni snovi, ki se tudi talila entropija.

- Pri nekaterih vrstah spontanega radioaktivnega razpada se nastalo število delcev poveča in z njim entropijo sistema. V drugih upadih, pri katerih pride do uničenja delcev, pride do mase transformacije v kinetično energijo, ki sčasoma razprši toploto, in tudi poveča entropijo.

Takšni primeri kažejo dejstvo, da je termodinamično ravnovesje relativno: sistem je lahko lokalno v termodinamičnem ravnovesju, na primer, če je upoštevan sistem kave + čajne žličke.

Vendar kavna skodelica + čajna žlička + okoljski sistem ne bi mogel biti v toplotnem ravnovesju, dokler se kava popolnoma ne ohladi.

Reference

1. Bauer, w. 2011. Fizika za inženiring in znanosti. Zvezek 1. MC Graw Hill. 650-672.
2. Cengel in. 2012. Termodinamika. 7^ma Izdaja. McGraw Hill. 15-25 in 332-334.
3. Termodinamika. Okreval od: ugr.je.
4. Nacionalna univerza v Rosariu. Fizikalnakemija i. OBRAČENO od: Rechip.a r.Edu.ar
5. Watkins, t. Entropija in drugi zakon termodinamike v partih in jedrskih interakcijah. Državna univerza San Jose. Okreval od: sjsu.Edu.
6. Wikipedija. Temdinamično ravnovesje. Okrevano od: v.Wikipedija.org.