Термодинамика: Негізгі ұғымдар

Основные понятия термодинамики

• Термодинамика — раздел физики, изучающий законы тепловых процессов и их связь с другими формами энергии.

Закон сохранения энергии

1. Первый закон термодинамики:
   • Энергия не может быть создана или уничтожена, только преобразована.
   • Формула: ΔU = Q - A
     • ΔU — изменение внутренней энергии системы.
     • Q — количество теплоты, переданное системе.
     • A — работа, совершенная системой.

Процессы термодинамики

• Изобарный процесс: процесс при постоянном давлении.
• Изотермический процесс: процесс при постоянной температуре.
• Адиабатический процесс: процесс без теплопередачи (Q = 0).

Теплотный режим

• Температура: мера теплового состояния тела, определяемая средним значением кинетической энергии частиц.
• Теплота (Q): форма энергии, передающаяся между системами в результате разницы температур.

Устойчивость систем

• Уравнение состояния: связывает давление, объем и температуру в газах (например, уравнение состояния идеального газа: PV = nRT).

Циклы термодинамики

• Карно́в цикл: идеальный термодинамический цикл, представляющий максимальную эффективность преобразования тепла в работу.
  • Состоит из двух изотермических и двух адиабатических процессов.

Энтропия

• Энтропия (S): мера беспорядка или неопределенности системы.
  • Второй закон термодинамики: энтропия изолированной системы никогда не уменьшается.

Применение термодинамики

• Учет термодинамических процессов в двигателях, холодильниках и тепловых насосах.
• Термодинамика также применяется в химии, биологических системах и инженерии.

Термодинамика негіздері

• Термодинамика - бұл физиканың бөлімі, жылу процестерінің заңдарын және олардың энергияның басқа түрлерімен байланысын зерттейді.

Энергияны сақтау заңы

• Бірінші термодинамика заңы:
  • Энергия жасалуы немесе жоюы мүмкін емес, тек түрлендірілуі мүмкін.
    • Формула: ΔU = Q - A
      • ΔU - жүйенің ішкі энергиясының өзгеруі.
      • Q - жүйеге берілген жылу мөлшері.
      • A - жүйе жасаған жұмыс.

Термодинамикалық процестер

• Изобарлық процесс: тұрақты қысымда болатын процесс.
• Изотермиялық процесс: тұрақты температурада болатын процесс.
• Адиабаттық процесс: жылу алмасу болмайтын процесс (Q = 0).

Жылу режимі

• Температура: денелердің жылу жағдайының өлшемі, бөлшектердің кинетикалық энергиясының орташа мәні арқылы анықталады.
• Жылу (Q): температура айырмашылығының нәтижесінде жүйелер арасында берілетін энергия түрі.

Жүйелердің тұрақтылығы

• Күй теңдеуі: газдардағы қысымды, көлемді және температураны байланыстырады (мысалы, идеал газдың күй теңдеуі: PV = nRT).

Термодинамикалық циклдар

• Карно циклі: жылуды жұмысқа айналдырудың ең жоғары тиімділігін көрсететін идеалды термодинамикалық цикл.
  • Екі изотёрмиялық және екі адиабаттық процестен тұрады.

Энтропия

• Энтропия (S): жүйенің ретсіздігін немесе белгісіздігін өлшейді.
  • Екінші термодинамика заңы: оқшауланған жүйенің энтропиясы ешқашан азаймайды.

Термодинамиканың қолданылуы

• Двигательдерде, тоңазытқыштарда және жылу сорғыларында термодинамикалық процестерді ескеру.
• Термодинамика сонымен қатар химияда, биологиялық жүйелерде және инженерияда қолданылады.