რა არის თერმოდინამიკა?

თერმოდინამიკა არის ფიზიკის სპეციალობა, რომელიც ეძღვნება ენერგიის შესწავლას დიდ სისტემებში. უფრო კონკრეტულად, თერმოდინამიკა განმარტავს სისტემის კინეტიკურ და პოტენციურ ენერგიას შორის დამოკიდებულებას სითბოს რაოდენობასა და სისტემის მიერ წარმოებულ მუშაობასთან. წლების განმავლობაში ინჟინრებმა და მათემატიკოსებმა, მათ შორის ისააკ ნიუტონმა და ჯეიმს ჯულმა, შეიმუშავეს თერმოდინამიკის სამი უნივერსალური პრინციპი. ეს ცნობილია როგორც თერმოდინამიკის კანონები.

უხერხულად დასახელებული თერმოდინამიკის "ნულოვანი" კანონი ადგენს თერმოდინამიკური წონასწორობის პრინციპს. ეს აღწერს ენერგიის ტენდენციას სისტემაში, რომ თანაბრად გავრცელდეს მთელ სისტემაში. მაგალითად, თუ ქვაბს წყალს გაცხელებთ, ქოთანში მთელი წყალი ერთგვაროვან ტემპერატურაზე აიწევს, მიუხედავად იმისა, რომ მხოლოდ ქოთნის ფსკერზე სითბო წაისვით.

თერმოდინამიკის პირველი კანონი ან ენერგიის დაზოგვის კანონი განმარტავს, რომ სისტემაში ენერგიის შექმნა ან განადგურება შეუძლებელია. ნებისმიერ სისტემაში, სისტემის მთლიანი ენერგია, როგორც ეს განსაზღვრულია კინეტიკური და პოტენციური ენერგიით სისტემა, ყოველთვის უდრის სისტემის მიერ შესრულებული სამუშაოს მოცულობას, რომელიც გამოკლებულია სითხის რაოდენობას სისტემა ეს კანონი განმარტავს, თუ რატომ უნდა გააგრძელოთ მანქანაში გაზის დამატება, რათა უფრო შორს იაროთ მანქანას. თქვენი მანქანა ბენზინში შენახულ პოტენციურ ენერგიას გარდაქმნის სითბოსა და მუშაობაში.

თერმოდინამიკის მეორე კანონი ზღუდავს ენერგიის გადაცემას სისტემაში. კანონის თანახმად, შეუძლებელია არსებული ენერგიის 100 პროცენტის გადატანა სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეზე. ენერგიის დაკარგვის ტენდენცია ცნობილია, როგორც ენტროპია. მაგალითად, მანქანის ძრავების შემთხვევაში, რაც არ უნდა იყოს ეფექტური დიზაინი, ბენზინის პოტენციური ენერგიის გარკვეული ნაწილი დაიხარჯება წვის პროცესში ენტროპიის გამო. ეს კანონი ასევე განმარტავს, თუ რატომ არის მუდმივი მოძრაობის აპარატები ფიზიკურად შეუძლებელი.