რა არის თერმოდინამიკა? ეს არის ფიზიკის ფილიალი, რომელიც ეხება მაკროსკოპული სისტემების თვისებების შესწავლას. ამავდროულად, შესწავლას ექვემდებარება ენერგიის გარდაქმნის მეთოდები და მისი გადაცემის მეთოდები. თერმოდინამიკა არის ფიზიკის ფილიალი, რომელიც სწავლობს სისტემებში მიმდინარე პროცესებსა და მათ მდგომარეობას. ჩვენ ვისაუბრებთ იმაზე, თუ რა არის იმ საგნების სიაში, რომლებიც ის სწავლობს.
განმარტება
ქვემოთ სურათზე ხედავთ თერმოგრამის მაგალითს, რომელიც მიღებულია ცხელი წყლის შესწავლისას.
თერმოდინამიკა არის მეცნიერება, რომელიც ეყრდნობა ემპირიულად მიღებულ განზოგადებულ ფაქტებს. თერმოდინამიკურ სისტემებში მიმდინარე პროცესები აღწერილია მაკროსკოპული რაოდენობების გამოყენებით. მათ სიაში შედის ისეთი პარამეტრები, როგორიცაა კონცენტრაცია, წნევა, ტემპერატურა და სხვა. ნათელია, რომ ისინი არ გამოიყენება ცალკეულ მოლეკულებზე, მაგრამ დაყვანილია სისტემის აღწერილობამდე მისი ზოგადი ფორმით (იმ რაოდენობებისგან განსხვავებით, რომლებიც გამოიყენება ელექტროდინამიკაში, მაგალითად).
თერმოდინამიკა არის ფიზიკის ფილიალი, რომელსაც ასევე აქვს თავისი კანონები. ისინი, ისევე როგორც დანარჩენი, ზოგადი ხასიათისაა. ა-ს სტრუქტურის კონკრეტული დეტალებინებისმიერი სხვა ნივთიერება, რომელიც ჩვენ ავირჩიეთ, არ ექნება მნიშვნელოვანი გავლენა კანონების ბუნებაზე. სწორედ ამიტომ ამბობენ, რომ ფიზიკის ეს დარგი არის ერთ-ერთი ყველაზე გამოსაყენებელი (უფრო სწორად, წარმატებით გამოყენებული) მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში.
აპლიკაცია
მაგალითების სია შეიძლება იყოს ძალიან გრძელი. მაგალითად, თერმოდინამიკურ კანონებზე დაფუძნებული მრავალი გამოსავალი შეიძლება მოიძებნოს თერმოინჟინერიის ან ელექტროენერგეტიკის სფეროში. ზედმეტია საუბარი ქიმიური რეაქციების, ფაზური გადასვლების, გადაცემის ფენომენების აღწერასა და გაგებაზე. გარკვეულწილად, თერმოდინამიკა „თანამშრომლობს“კვანტურ დინამიკასთან. მათი კონტაქტის სფერო შავი ხვრელების ფენომენის აღწერაა.
კანონები
ზემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს ერთ-ერთი თერმოდინამიკური პროცესის - კონვექციის არსს. მატერიის თბილი ფენები ამოდის, ცივი ფენები იშლება.
კანონების ალტერნატიული სახელწოდება, რომელიც, სხვათა შორის, უფრო ხშირად გამოიყენება, არის თერმოდინამიკის დასაწყისი. დღემდე, სამი მათგანია (პლუს ერთი "ნულოვანი" ან "ზოგადი"). მაგრამ სანამ ვისაუბრებთ იმაზე, თუ რას გულისხმობს თითოეული კანონი, შევეცადოთ ვუპასუხოთ კითხვას, თუ რა არის თერმოდინამიკის პრინციპები.
ისინი წარმოადგენს გარკვეული პოსტულატების ერთობლიობას, რომლებიც ქმნიან მაკროსისტემებში მიმდინარე პროცესების გაგების საფუძველს. თერმოდინამიკის პრინციპების დებულებები ჩამოყალიბდა ემპირიულად, როგორც მთელი რიგი ექსპერიმენტები და სამეცნიერო კვლევები. ამრიგად, არსებობს გარკვეული მტკიცებულებებისაშუალებას გვაძლევს მივიღოთ პოსტულატები მათ სიზუსტეში ეჭვის გარეშე.
ზოგიერთს აინტერესებს, რატომ სჭირდება თერმოდინამიკას სწორედ ეს კანონები. კარგად, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ მათი გამოყენების აუცილებლობა განპირობებულია იმით, რომ ფიზიკის ამ ნაწილში მაკროსკოპული პარამეტრები აღწერილია ზოგადი გზით, მათი მიკროსკოპული ბუნების ან იმავე გეგმის მახასიათებლების გათვალისწინების გარეშე. ეს არ არის თერმოდინამიკის დარგი, უფრო კონკრეტულად რომ ვთქვათ, სტატისტიკური ფიზიკის. კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი არის ის ფაქტი, რომ თერმოდინამიკის პრინციპები ერთმანეთისგან დამოუკიდებელია. ანუ ერთი მეორე არ იმუშავებს.
აპლიკაცია
თერმოდინამიკის გამოყენება, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მრავალი მიმართულებით მიდის. სხვათა შორის, საფუძვლად მისი ერთ-ერთი პრინციპია აღებული, რომელიც განსხვავებულად არის განმარტებული ენერგიის შენარჩუნების კანონის სახით. თერმოდინამიკური გადაწყვეტილებები და პოსტულატები წარმატებით გამოიყენება ისეთ ინდუსტრიებში, როგორიცაა ენერგეტიკული ინდუსტრია, ბიომედიცინა და ქიმია. აქ ბიოლოგიურ ენერგიაში ფართოდ გამოიყენება ენერგიის შენარჩუნების კანონი და თერმოდინამიკური პროცესის ალბათობისა და მიმართულების კანონი. ამასთან, იქ გამოყენებულია სამი ყველაზე გავრცელებული ცნება, რომლებზეც დაფუძნებულია მთელი ნამუშევარი და მისი აღწერა. ეს არის თერმოდინამიკური სისტემა, პროცესი და პროცესის ფაზა.
პროცესები
თერმოდინამიკაში პროცესებს აქვთ სხვადასხვა ხარისხის სირთულის. სულ შვიდია. ზოგადად, პროცესი ამ შემთხვევაში უნდა გავიგოთ, როგორც სხვა არაფერი, თუ არა მაკროსკოპული მდგომარეობის ცვლილებარომელიც სისტემა ადრე იყო მოცემული. უნდა გვესმოდეს, რომ განსხვავება პირობით საწყის მდგომარეობასა და საბოლოო შედეგს შორის შეიძლება იყოს უმნიშვნელო.
თუ სხვაობა უსაზღვროდ მცირეა, მაშინ განხორციელებულ პროცესს შეგვიძლია ელემენტარული ვუწოდოთ. თუ განვიხილავთ პროცესებს, მოგვიწევს მივმართოთ დამატებითი პირობების აღნიშვნას. ერთ-ერთი მათგანია „სამუშაო ორგანო“. სამუშაო სითხე არის სისტემა, რომელშიც ხდება ერთი ან რამდენიმე თერმული პროცესი.
პროცესები პირობითად იყოფა არაბალანსებულად და წონასწორობად. ამ უკანასკნელის შემთხვევაში, ყველა მდგომარეობა, რომლითაც უნდა გაიაროს თერმოდინამიკური სისტემა, შესაბამისად, არათანაბარია. ხშირად, მდგომარეობათა ცვლილება ასეთ შემთხვევებში სწრაფი ტემპით ხდება. მაგრამ წონასწორული პროცესები ახლოსაა კვაზი-სტატიკურთან. მათში ცვლილებები ზომით უფრო ნელია.
თერმოდინამიკურ სისტემებში მიმდინარე თერმული პროცესები შეიძლება იყოს როგორც შექცევადი, ასევე შეუქცევადი. იმისათვის, რომ გავიგოთ არსი, მოდით დავყოთ მოქმედებების თანმიმდევრობა ჩვენს წარმოდგენის გარკვეულ ინტერვალებად. თუ ჩვენ შეგვიძლია იგივე პროცესის უკუსვლით გაკეთება იგივე „გზის სადგურებით“, მაშინ მას შეიძლება ვუწოდოთ შექცევადი. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ეს არ იმუშავებს.
