Vi förklarar vad termodynamik är och vad ett termodynamiskt system består av. Dessutom, vilka är termodynamikens lagar.
Vad är termodynamik?
Det kallas termodynamik (från grekiskan termos, "Värme" och dynamos, "Makt, styrka") till grenen av fysisk som studerar de mekaniska verkningarna av värme och andra liknande energiformer. Hans studie närmar sig objekt som verkliga makroskopiska system, genom vetenskaplig metod och deduktiva resonemang, uppmärksamma på omfattande variabler som t.ex entropi, den inre energin eller volym; samt icke-extensiva variabler som t.ex temperatur, den Tryck eller den kemiska potentialen, bland andra typer av magnituder.
Termodynamiken erbjuder dock ingen tolkning av de kvantiteter den studerar, och dess studieobjekt är alltid system i ett tillstånd av jämvikt, det vill säga de vars egenskaper är bestämbara av inre element och inte så mycket av yttre krafter som verkar på dem. Tänk därför på att Energi kan endast bytas från ett system till ett annat som en värme eller från jobb.
Det formella studiet av termodynamik började tack vare Otto von Guericke 1650, en tysk fysiker och jurist som designade och byggde den första vakuumpumpen, och motbevisade Aristoteles och hans maxim att "naturen avskyr ett vakuum" med sina tillämpningar. Efter denna uppfinning, forskarna Robert Boyle och Robert Hooke de förfinade sina system och tittade på sambandet mellan tryck, temperatur och volym. Så föddes termodynamikens principer.
Termodynamiskt system
Ett termodynamiskt system förstås som en del av universum som, för studieändamål, är konceptuellt isolerad från resten och försöker förstå autonomt. Notera hur energi förändras eller bevaras och samtidigt dess utbyte av materia och/eller energi med miljön eller med andra liknande system (om några). Det är därför en metod för att studera termodynamik.
Huvudkriteriet för att klassificera dessa system är baserat på deras grad av isolering från omgivningen, vilket gör att man kan skilja mellan:
- Öppna system. De som fritt utbyter energi och materia med sin omgivning, som de flesta av de kända systemen gör i vardagen. Till exempel: en bil. En räcker honom bränsle och det återgår till miljön gaser Och värme.
- Slutna system. De som byter energi med sin omgivning, men spelar ingen roll. Detta är vad som händer med en sluten behållare, till exempel en burk, vars innehåll är oföränderligt, men som förlorar värme medväder, skingra den i luften runt den.
- Isolerade system. De som till viss del inte byter energi eller materia med miljön. Det finns inga perfekt isolerade system såklart, men det finns till viss del: en termos som innehåller Vatten varm kommer att bevara sin temperatur ett tag, tillräckligt för att hålla den isolerad ett tag.
Termodynamikens lagar
"Nolllagen" uttrycks logiskt så här: om A = C och B = C, då A = B.
Termodynamik styrs av vad som är etablerat i dess fyra grundläggande principer eller lagar, formulerade av olika vetenskapsmän genom denna historia. disciplin. Nämnda principer eller lagar är:
- Första principen, eller Lagen om bevarande av energi. Den säger att den totala mängden energi i varje fysiskt system isolerat från dess omgivning alltid kommer att vara densamma, även om det kan omvandlas från en energiform till många olika. Med färre ord: "Energi kan inte skapas eller förstöras, bara omvandlas."
- Tredje principen, eller lagen om absolut noll. Det dikterar att entropin för ett system som bringas till absolut noll alltid kommer att vara en bestämd konstant. Detta betyder att när man når absolut noll (-273,15 ° C eller 0 K), stannar processerna i fysiska system och entropin har ett konstant minimivärde.
- Nollprincip eller lag för termisk jämvikt. Den kallas "nolllag" eftersom, även om den var den sista som körde, har de grundläggande och grundläggande föreskrifter som den fastställer företräde framför de andra tre lagarna. Det dikterar att "om två system är in termisk jämvikt oberoende med ett tredje system måste de också vara i termisk jämvikt med varandra ”.
Kemisk termodynamik
Kemisk termodynamik är ett separat studieområde, fokuserat på sambandet mellan värme och arbete, och kemiska reaktioner, allt inramat i vad som är etablerat av termodynamikens principer. Det vill säga, det handlar om tillämpningen av termodynamikens lagar, särskilt de två första, på världen av reaktioner mellan ämnen och föreningar, för att erhålla de så kallade "fundamentala Gibbs-ekvationerna", som styr det sätt på vilket kemisk energi som ingår i de olika föreningarna förändras och överförs, eller hur graden av entropi av universum varje gång en spontan reaktion inträffar.