Mis on termodünaamika?

Termodünaamika on füüsika eriala, mis on pühendatud energia uurimisele suurtes süsteemides. Täpsemalt selgitab termodünaamika süsteemi kineetilise ja potentsiaalse energia suhet süsteemi toodetud soojuse ja töö vahel. Aastate jooksul on insenerid ja matemaatikud, sealhulgas Isaac Newton ja James Joule, välja töötanud kolm universaalset termodünaamika põhimõtet. Neid tuntakse termodünaamika seadustena.

Termodünaamika kohmakalt nimetatud "nullist" seadus kehtestab termodünaamilise tasakaalu põhimõtte. See kirjeldab süsteemis oleva energia tendentsi jaotuda kogu süsteemis ühtlaselt. Kui soojendate näiteks potti vett, tõuseb kogu potis olev vesi lõpuks ühtlasele temperatuurile, kuigi soojendasite ainult potti põhja.

Termodünaamika esimene seadus ehk energia jäävuse seadus selgitab, et süsteemis olevat energiat ei saa luua ega hävitada. Mis tahes süsteemis on süsteemi koguenergia, nagu on määratletud kineetilise ja potentsiaalse energiaga, mis sisaldub süsteemis süsteem on alati võrdne süsteemi tehtud tööhulgaga, mis lahutatakse süsteemile lisatud soojushulgast süsteemi. See seadus selgitab, miks peate kaugemale sõitmiseks autole pidevalt gaasi lisama. Teie auto muudab bensiini salvestatud potentsiaalse energia soojuseks ja tööks.

Termodünaamika teine ​​seadus piirab energia ülekannet süsteemis. Seaduse järgi on võimatu 100 protsenti olemasolevast energiast süsteemi ühest osast teise üle kanda. Kalduvust energia kaotamiseks nimetatakse entroopiaks. Näiteks automootorite puhul, hoolimata konstruktsiooni tõhususest, kulub entroopia tõttu osa bensiini potentsiaalsest energiast põlemisprotsessis. See seadus selgitab ka seda, miks igiliikurid on füüsiliselt võimatud.