Termodynamik | gren av fysiken som studerar förhållandet mellan, värme, temperatur och energi
Termodynamik är en gren av fysiken som studerar förhållandet mellan värme, temperatur och energi. En gren av matematiken som kallas statistik används ofta inom termodynamiken för att undersöka partiklars rörelse.
Termodynamiken är användbar eftersom den hjälper oss att förstå hur världen av mycket små atomer hänger ihop med den storskaliga värld vi ser varje dag.
Termodynamiken har också två huvudgrenar som kallas klassisk termodynamik och statistisk termodynamik. En viktig idé inom termodynamiken är begreppet termodynamiskt system.
Ett exempel på ett termodynamiskt system är en tegelsten. En tegelsten består av många atomer som alla har sina egna egenskaper. Alla termodynamiska system har två typer av egenskaper, extensiva och intensiva. För tegelstenen är de extensiva egenskaperna de som man får genom att addera alla atomer. Saker som volym, energi, massa och laddning är extensiva eftersom två av samma tegelsten tillsammans har dubbelt så mycket massa som en tegelsten. De intensiva egenskaperna hos tegelstenen är de som man får genom att titta på genomsnittet av alla atomer. Saker som temperatur, tryck och densitet är intensiva eftersom två av samma tegelsten fortfarande har samma temperatur som en tegelsten ensam.
Termodynamiska lagar
Det finns fyra termodynamiska lagar som anger hur energi kan flyttas mellan två objekt i form av värme. Termodynamikens lagar visar hur energin i ett system förändras och om systemet kan fungera väl med sin omgivning.
- Termodynamikens nollvision
Om två system har lika stort värmeflöde fram och tillbaka och ett av de två systemen har lika stort värmeflöde fram och tillbaka med ett annat system, har alla tre systemen lika stort värmeflöde med varandra.
En ökning av energin i ett system är detsamma som den energi som ges till systemet i form av värme eller arbete. Energi kan inte skapas eller förstöras, bara förändras. Den mängd energi som ges till ett system är samma mängd energi som tas från omgivningen.
Om två system med olika temperaturer rör vid varandra kommer värme att flöda från varmt till kallt tills temperaturen i systemen blir lika.
- Termodynamikens tredje lag
När ett system har en temperatur på 0 kelvin, den absoluta nollpunkten (den lägsta temperaturen), är entropin (den energi som inte kan användas för att utföra arbete) 0.
Användning av termodynamik
Tidigare studerade man termodynamik för att få ångmaskiner att fungera bättre. Nu används termodynamikens idéer i allt från att tillverka motorer till att studera svarta hål.
Forskare använder termodynamiken av många skäl. Ett är att göra bättre motorer och kylskåp. Ett annat är att förstå egenskaperna hos vardagliga material så att de kan göra dem starkare i framtiden. Termodynamik används också inom kemin för att förklara vilka reaktioner som kommer att fungera och vilka som inte kommer att fungera (denna studie kallas kemisk kinetik). Termodynamiken är kraftfull eftersom enkla modeller för atomer fungerar bra för att förklara egenskaperna hos stora system som tegelstenar.
Relaterade sidor
| Myndighetskontroll: Nationella bibliotek |
|
Frågor och svar
F: Vad är termodynamik?
S: Termodynamik är en gren av fysiken som studerar förhållandet mellan värme, temperatur och energi.
F: Hur används matematik inom termodynamiken?
S: Matematik, särskilt statistik, används ofta inom termodynamiken för att undersöka partiklarnas rörelse.
F: Vilka är några tillämpningar av termodynamiken?
S: Termodynamiken hjälper oss att förstå hur världen av mycket små atomer är kopplad till den storskaliga värld vi ser varje dag. Den har också två huvudgrenar som kallas klassisk termodynamik och statistisk termodynamik.
F: Vad är ett exempel på ett termodynamiskt system?
S: Ett exempel på ett termodynamiskt system är en tegelsten som består av många atomer med egna egenskaper.
F: Vad är omfattande egenskaper?
S: Extensiva egenskaper är sådana som man får genom att addera alla atomer, t.ex. volym, energi, massa och laddning, eftersom två av samma tegelstenar tillsammans har dubbelt så mycket massa som en tegelsten.
Fråga: Vad är intensiva egenskaper?
S: Intensiva egenskaper är sådana som man får genom att titta på genomsnittet av alla atomer, t.ex. temperatur, tryck och densitet, eftersom två av samma tegelsten fortfarande har samma temperatur som en tegelsten ensam.
