Термодинамика негіздері

Основы термодинамики

Определение: Термодинамика изучает законы, управляющие тепловыми процессами и преобразованием энергии.
Основные законы термодинамики:
1. Первый закон термодинамики: Энергия не создается и не уничтожается, она может только преобразовываться из одной формы в другую.
  - Формула: ΔU = Q - W (где ΔU — изменение внутренней энергии, Q — тепло, переданное системе, W — работа, совершенная системой).
2. Второй закон термодинамики: В замкнутой системе энтропия никогда не уменьшается; процессы естествознания направлены к увеличению энтропии.
  - Примеры: тепло само по себе не может перейти от холодного тела к горячему.
3. Третий закон термодинамики: При достижении абсолютного нуля (0 К) энтропия идеального кристалла равна нулю.
Тепловые машины:
- Циклы (например, цикл Карно): теоретическая модель максимальной эффективности тепловой машины.
- КПД (коэффициент полезного действия): отношение работы, выполненной машиной, к теплу, полученному от источника.
Ключевые термины:
- Температура: мера теплового состояния системы.
- Энтропия: мера беспорядка или распределения энергии в системе.
- Работа: энергия, переданная системе при изменении её состояния.
Применение термодинамики:
- В инженерии (например, в двигателях, холодильниках).
- В биологии (метаболизм и передачу энергии в организмах).
- В химии (реакции, протекающие с изменением температуры и энергии).
Термодинамические процессы:
- Изотермический (постоянная температура).
- Изобарический (постоянное давление).
- Изохорный (постоянный объем).
- Адитивный (без теплообмена).
Диаграммы:
- p-V диаграмма: график зависимости давления от объема.
- T-S диаграмма: график зависимости температуры от энтропии.

Эти основные аспекты термодинамики составляют её теоретическую основу и практическое применение.

Термодинамиканың негіздері

Термодинамика: Термодинамика жылулық процестер мен энергияны түрлендіру заңдарын зерттейді.

Негізгі заңдар

Бірінші заң: Энергияны жасау немесе жою мүмкін емес; энергия тек басқа формаға айналады.
Формула: ΔU = Q - W (мұнда ΔU — ішкі энергиядағы өзгеріс, Q — жүйеге берілген жылу, W — жүйе жасаған жұмыс).
Екінші заң: Жабық жүйеде энтропия ешқашан азаймайды; табиғи процестер энтропияны көбейтуге бағытталған.
Мысал: Жылу суық денеден ыстық денеге өздігінен өтпейді.
Үшінші заң: Абсолют нөлге (0 К) жеткенде, идеал кристалдың энтропиясы нөлге тең.

Жылулық машиналар

Цикл: Мысалы, Карно циклі — жылулық машинаның максималды тиімділігінің теориялық моделі.
КПД: Машина жасаған жұмыстың жылу көзіне алынған жылуға қатынасы.

Негізгі терминдер

Температура: Жүйенің жылулық күйін өлшейтін өлшем.
Энтропия: Жүйедегі тәртіпсіздік немесе энергияның таралуын өлшейтін өлшем.
Жұмыс: Жүйенің күйін өзгерткенде берілген энергия.

Термодинамиканың қолданылуы

Инженерияда: Мысалы, қозғалтқыштар мен тоңазытқыштар.
Биологияда: Метаболизм және организмдердегі энергияның берілуі.
Химияда: Температура мен энергияның өзгеруімен жүретін реакциялар.

Термодинамикалық процестер

Изотермиялық: Температура тұрақты.
Изобариялық: Қысым тұрақты.
Изохорлық: Көлем тұрақты.
Адитивтік: Жылу алмасусыз.

Диаграммалар

p-V диаграммасы: Қысымның көлемге тәуелділігін көрсететін график.
T-S диаграммасы: Температура мен энтропия арасындағы байланысты сипаттайтын график.