Termodynamika
Termodynamika je obor fyziky, který se zabývá pohybem tepla mezi různými objekty. Termodynamika také studuje změny tlaku a objemu objektů. V termodynamice se často používá odvětví matematiky zvané statistika, které se zabývá pohybem částic.
Termodynamika je užitečná, protože nám pomáhá pochopit, jak svět velmi malých atomů souvisí s velkým světem, který vidíme každý den.
Termodynamika má také dvě hlavní odvětví, která se nazývají klasická termodynamika a statistická termodynamika. Důležitým pojmem v termodynamice je pojem termodynamický systém.
Příkladem termodynamického systému je cihla. Cihla se skládá z mnoha atomů, které mají své vlastní vlastnosti. Všechny termodynamické systémy mají dva druhy vlastností, extenzivní a intenzivní. U cihly jsou extenzivní vlastnosti ty, které získáte sečtením všech atomů. Věci jako objem, energie, hmotnost a náboj jsou extenzivní, protože dvě stejné cihly dohromady mají dvakrát větší hmotnost než jedna cihla. Intenzivní vlastnosti cihly jsou ty, které získáte, když se podíváte na průměr všech atomů. Věci jako teplota, tlak a hustota jsou intenzivní, protože dvě stejné cihly mají stále stejnou teplotu jako jedna cihla samotná.
Zákony termodynamiky
Existují čtyři termodynamické zákony, které říkají, jak může být energie ve formě tepla přenášena mezi dvěma objekty.
- Zerothův zákon termodynamiky
Pokud mají dvě soustavy stejný tepelný tok tam a zpět a jedna z těchto dvou soustav má stejný tepelný tok tam a zpět s jinou soustavou, mají všechny tři soustavy stejný tepelný tok mezi sebou.
Zvýšení energie v systému je totéž jako energie odevzdaná systému ve formě tepla nebo práce. Energii nelze vytvořit ani zničit, lze ji pouze měnit. Množství energie dodané systému je stejné jako množství energie odebrané z okolí.
Pokud se dotýká dvojice soustav s různými teplotami, teplo bude proudit od horkého ke studenému, dokud se teploty soustav nevyrovnají.
- Třetí termodynamický zákon
Když má systém teplotu 0 kelvinů, absolutní nulu (nejnižší teplotu), je entropie (energie, kterou nelze využít k práci) rovna nule.
Využití termodynamiky
Dříve se studovala termodynamika, aby parní stroje fungovaly lépe. Nyní se myšlenky termodynamiky využívají ve všech oblastech, od výroby motorů až po studium černých děr.
Vědci používají termodynamiku z mnoha důvodů. Jedním z nich je výroba lepších motorů a chladniček. Dalším důvodem je pochopení vlastností běžných materiálů, aby je mohli v budoucnu zpevnit. Termodynamika se také používá v chemii k vysvětlení, které reakce budou fungovat a které ne (tato studie se nazývá chemická kinetika). Termodynamika je mocná, protože jednoduché modely pro atomy dobře fungují při vysvětlování vlastností velkých systémů, jako jsou cihly.
Související stránky
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to termodynamika?
Odpověď: Termodynamika je odvětví fyziky, které studuje vztahy mezi teplem, teplotou a energií.
Otázka: Jak se v termodynamice používá matematika?
Odpověď: Matematika, konkrétně statistika, se v termodynamice často používá ke zkoumání pohybu částic.
Otázka: Jaké jsou některé aplikace termodynamiky?
Odpověď: Termodynamika nám pomáhá pochopit, jak svět velmi malých atomů souvisí s velkým světem, který vidíme každý den. Má také dvě hlavní odvětví, která se nazývají klasická termodynamika a statistická termodynamika.
Otázka: Jaký je příklad termodynamického systému?
Odpověď: Příkladem termodynamického systému je cihla, která se skládá z mnoha atomů s vlastními vlastnostmi.
Otázka: Co jsou to extenzivní vlastnosti?
Odpověď: Extenzivní vlastnosti jsou takové, které získáte sečtením všech atomů, například objem, energie, hmotnost a náboj, protože dvě stejné cihly dohromady mají dvakrát větší hmotnost než jedna cihla.
Otázka: Co jsou to intenzivní vlastnosti?
Odpověď: Intenzivní vlastnosti jsou takové, které získáte, když se podíváte na průměr všech atomů, jako je teplota, tlak a hustota, protože dvě stejné cihly mají stále stejnou teplotu jako jedna cihla samotná.
