Законы тэрмадынамікі

Тэрмадынаміка - раздзел фізікі, у рамках якога вывучаецца ўзаемнае ператварэнне цеплыні ў рух і наадварот. З'яўляючыся досыць шырокім падзелам, дадзеная частка прыкладной фізікі дзеліцца на некалькі розных падраздзелаў, да якіх адносяцца:

1. Асноўныя законы тэрмадынамікі.
2. Фазавыя пераходы і тэрмадынамічныя працэсы.
3. Тэрмадынамічныя цыклы і інш.

Фактычна законы тэрмадынамікі - не толькі яе падраздзел, але таксама і пастулаты, базіс, які ляжыць у аснове вывучаемага раздзела фізікі. Усяго вылучаюць тры тэрмадынамічных пачатку.

Разгледзім іх падрабязней.

1. Першы закон ці пачатак тэрмадынамікі. Спярша ўспомнім пра тое, што энергія пастаянна пераходзіць з аднаго віду ў іншы. Пераўтворачыся, у залежнасці ад умоў, з кінэтычнай у патэнцыйную і назад, энергія з сістэмы не сыходзіць. Аднак нескладаны прыклад з ківачом, якому надалі паскарэнне, ставіць пад сумнеў гэтую тэорыю. Знаходзячыся ў руху, ківач мае кінэтычную энергію, у крайніх кропках амплітуды - патэнцыйную. Тэарэтычна такі рух не павінна мець канца і краю, гэта значыць быць бясконцым. На практыцы ж мы бачым, што руху паступова згасаюць, ківач спыняе свой ход. Адбываецца гэта за кошт супраціву паветра, якое абумоўлівае сілу трэння пры руху. У выніку тая энергія, што павінна была надаваць ківачу паскарэнне, выдаткоўваецца на пераадоленне паветранага перашкоды. Як следства, утворыцца цеплыня. Згодна з доследам навукоўцаў, тэмпература подвеса і навакольнага асяроддзя павышаецца за кошт хаатычнага руху малекул рэчывы ківача і паветра.

Уласна, першы закон тэрмадынамікі больш вядомы як Закон захавання энергіі. Яго сутнасць у тым, што энергія ў сістэме не знікае, а толькі пераўтворыцца з аднаго віду ў другі і пераходзіць з адной формы ў іншую.

Упершыню такое назіранне было апісана ў сярэдзіне ХІХ ст. К. Морам. Ён адзначыў, што энергія можа пераходзіць у іншыя стану: цеплыня, электрычнасць, рух, магнетызм і т. Д. Аднак сфармуляваны Закон быў толькі ў 1847 Г. Гельмгольца, а ў ХХ ст. яму была прысвоена даволі вядомая формула E = mc2, якая таксама ўключала ў сябе высновы А. Эйнштэйна.

2. Другі закон або пачатак тэрмадынамікі. Сфармаваны ў 1850 г. навукоўцам Р. Клаузиусом, ён заключаецца ў наступным назіранні: ўнутранае размеркаванне энергіі ў закрытай сістэме змяняецца хаатычна такім чынам, што карысная энергія памяншаецца, з прычыны чаго павялічваецца энтрапія.

3. Трэці закон або пачатак тэрмадынамікі. Маючы на ўвазе ўяўленне пра тое, што цеплыня ёсць бязладнае, хаатычнае рух малекул, можна зрабіць выснову, што астуджэнне сістэмы цягне за сабой зніжэнне іх рухальнай актыўнасці. Энтрапія роўная нулю ў тым выпадку, калі ўсякае хаатычнае рух малекул цалкам спынена.

Абсалютная значэнне энтрапіі рэчывы можна вылічыць, ведаючы яго цеплаёмістасць пры абсалютным нулі. В. Нернста шляхам доўгіх і шматлікіх даследаванняў было выяўлена, што ўсе крышталічныя рэчывы валодаюць аднолькавай цеплаёмістасцю: пры абсалютным нулі і яна роўная нулю. Гэтая выснова ўяўляе сабой трэці закон тэрмадынамікі. Ведаючы гэты факт, можна параўноўваць энтрапію розных матэрыялаў пры зменах тэмпературы.

Існуе таксама так званы нулявы закон тэрмадынамікі, в е аключается ён у наступным: цеплыня ад нагрэтай часткі ізаляванай сістэмы распаўсюджваецца на ўсе яе элементы. Такім чынам, з часам тэмпература ў рамках адной сістэмы выраўноўваецца.

Законы тэрмадынамікі - гэта базавыя складнікі навукі аб механіцы. Дзякуючы высноваў, дасканалым ў розны час, сучасная навука і грамадства ўзбагаціліся за кошт вынаходкі большасці машын.

Законы тэрмадынамікі ўніверсальныя для ўсіх раздзелаў механікі.