Termodünaamika
Termodünaamika on füüsika haru, mis uurib soojuse liikumist erinevate objektide vahel. Termodünaamika uurib ka objektide rõhu ja mahu muutumist. Termodünaamikas kasutatakse sageli matemaatika haru, mida nimetatakse statistikaks, et uurida osakeste liikumist.
Termodünaamika on kasulik, sest see aitab meil mõista, kuidas väga väikeste aatomite maailm on seotud meie igapäevaselt nähtava laiaulatusliku maailmaga.
Termodünaamikal on ka kaks peamist haru, mida nimetatakse klassiliseks termodünaamikaks ja statistiliseks termodünaamikaks. Termodünaamika oluline idee on termodünaamiline süsteem.
Termodünaamilise süsteemi näide on telliskivi. Telliskivi koosneb paljudest aatomitest, millel kõigil on oma omadused. Kõigil termodünaamilistel süsteemidel on kahte liiki omadusi, ekstensiivseid ja intensiivseid. Tellise puhul on ekstensiivsed omadused need, mis saadakse kõigi aatomite liitmisel. Sellised asjad nagu ruumala, energia, mass ja laeng on ekstensiivsed, sest kahel samast telliskivist koos on kaks korda suurem mass kui ühel telliskivil. Telliste intensiivsed omadused on need, mis saadakse kõigi aatomite keskmist vaadates. Sellised asjad nagu temperatuur, rõhk ja tihedus on intensiivsed, sest kahel samast telliskivist on ikkagi sama temperatuur kui ühel telliskivil üksi.
Termodünaamika seadused
Termodünaamika neli seadust ütlevad, kuidas energia saab soojuse kujul kahe objekti vahel liikuda.
- Termodünaamika nullmõiste
Kui kahel süsteemil on võrdne soojusvoog edasi-tagasi ja ühel neist kahest süsteemist on võrdne soojusvoog teise süsteemiga, siis on kõigil kolmel süsteemil võrdne soojusvoog omavahel.
Süsteemi energia suurenemine on sama, mis süsteemile soojuse või töö kujul antud energia. Energiat ei saa luua ega hävitada, vaid ainult muuta. Süsteemile antud energiakogus on sama palju energiat, mis on võetud ümbritsevast keskkonnast.
Erineva temperatuuriga süsteemide paar, mis puutuvad kokku, voolab soojus kuumast külma, kuni süsteemide temperatuur muutub võrdseks.
- Termodünaamika kolmas seadus
Kui süsteemi temperatuur on 0 kelvini, absoluutne null (madalaim temperatuur), on entroopia (energia, mida ei saa kasutada töö tegemiseks) 0.
Termodünaamika kasutamine
Varem uuriti termodünaamikat, et aurumasinad paremini tööle panna. Nüüd kasutatakse termodünaamika ideid kõikjal alates mootorite valmistamisest kuni mustade aukude uurimiseni.
Teadlased kasutavad termodünaamikat mitmel põhjusel. Üks neist on paremate mootorite ja külmikute valmistamine. Teine eesmärk on mõista igapäevaste materjalide omadusi, et neid tulevikus tugevamaks muuta. Termodünaamikat kasutatakse ka keemias, et selgitada, millised reaktsioonid toimivad ja millised mitte (seda uuringut nimetatakse keemiliseks kineetikaks). Termodünaamika on võimas, sest aatomite lihtsad mudelid toimivad hästi suurte süsteemide, näiteks telliskivide omaduste seletamisel.
Seotud leheküljed
Küsimused ja vastused
K: Mis on termodünaamika?
V: Termodünaamika on füüsika haru, mis uurib soojuse, temperatuuri ja energia vahelisi seoseid.
K: Kuidas kasutatakse termodünaamikas matemaatikat?
V: Termodünaamikas kasutatakse sageli matemaatikat, täpsemalt statistikat, et uurida osakeste liikumist.
K: Millised on termodünaamika rakendused?
V: Termodünaamika aitab meil mõista, kuidas väga väikeste aatomite maailm on seotud meie igapäevaselt nähtava laiaulatusliku maailmaga. Sellel on ka kaks peamist haru, mida nimetatakse klassikaliseks termodünaamikaks ja statistiliseks termodünaamikaks.
K: Mis on näide termodünaamilisest süsteemist?
V: Termodünaamilise süsteemi näide on telliskivi, mis koosneb paljudest aatomitest, millel on oma omadused.
K: Mis on ulatuslikud omadused?
V: Ekstensiivsed omadused on need, mis saadakse kõigi aatomite liitmisel, näiteks ruumala, energia, mass ja laeng, sest kahel samast telliskivist kokku panduna on kaks korda suurem mass kui ühel telliskivil.
K: Mis on intensiivsed omadused?
V: Intensiivsed omadused on need, mis saadakse kõigi aatomite keskmist vaadates, näiteks temperatuur, rõhk ja tihedus, sest kahel samast telliskivist on ikka sama temperatuur kui ühel telliskivil üksi.
