Termodinamica. Legile termodinamicii.

Termodinamica se ocupă cu studiul energiei, a conversiilor sale între diferite forme, cum ar fi căldura, și capacitatea energiei de a produce lucru mecanic. Ea este strâns legată de mecanica statistică, din care pot fi derivate multe relaţii themodinamice.

Se poate argumenta că termodinamica a fost greșit denumită astfel întrucât aceasta nu se referă de fapt la rate de schimbare ca atare și, prin urmare, ar fi fost probabil mai corect ca domeniul să se denumească termostatica. Termodinamica se referă la posibilitatea de declanşare a anumitor reacții chimice, şi nu cât de repede au loc acestea.

Domeniul acoperă o gamă largă de subiecte, inclusiv dar fără a se limita la: eficiența motoarelor termice și turbine, echilibre de fază, relatii PVT, legile gazelor (atât ideale cât și non ideale), bilanțuri energetice, căldura degajată de reacții, și reacții de combustie. Ea este guvernată de patru legi de bază.

Legile termodinamicii

Dediniţii alternative sunt oferite pentru fiecare lege. Aceste definiţii sunt, în cea mai mare parte, matematic echivalente.

• Principiul zero: Un concept fundamental în termodinamică. Cu toate acestea, nu a fost considerat lege decât după ce primele trei legi au fost deja utilizate pe scară largă, de unde şi numerotarea zero. Există unele discuții cu privire la statutul său. Definit ca:

  • Dacă fiecare dintre două sisteme este în echilibru termic cu un al treilea sistem, toate trebuie să fie în echilibru între ele.

• Prima lege: Este definită astfel:

  • Energia nu poate fi nici creată, nici distrusă, doar schimbată.

  • Căldura care curge într-un sistem este egal cu suma dintre schimbarea de energie internă şi lucrul mecanic efectuat de către sistem.

    • Lucrul mecanic schimbat într-un proces adiabatic depinde numai de starea inițială și finală, și nu de detaliile procesului.

    • Suma dintre căldura care curge într-un sistem și lucrul mecanic efectuat de către sistem este zero.

• A doua lege: O lege de anvergură și foarte puternică, se poate defini în mai multe moduri, cele mai populare definiţii fiind:

  • Este imposibil să se obțină un proces astfel încât efectul unic să fie scăderea termică pozitivă de la un rezervor și producerea unui lucru mecanic pozitiv.

    • Un sistem operând în contact cu un rezervor termic nu poate produce lucru mecanic pozitiv în vecinătatea sa (Kelvin)

    • Un sistem operând într-un ciclu nu poate produce un flux pozitiv de căldură de la un corp rece la un corp fierbinte (Clausius)

  • Entropia unui sistem închis niciodată nu scade.

• A treia lege: Legea explică de ce este atât de greu să se răcească un sistem până la zero absolut:

  • Toate procesele încetează când temperatura se apropie de zero.

  • Atunci când temperatura unui sistem scade spre 0, entropia acestuia se apropie de o constantă.

Cele trei legi originale au fost rezumate cu umor, în termeni de joc, astfel: (1) nu poţi câştiga; (2) nu poţi egala; (3) nu poţi ieşi din joc.

PDF: https://www.telework.ro/ro/sisteme-si-stari-termodinamice/