Головна

ОСНОВИ ТЕРМОДИНАМІКИ

  1. I. ОСНОВИ МАРКЕТИНГУ
  2. II.1. основи державності
  3. IV. Основіформальних-ЛОГІЧНИХ ЗАКОНИ
  4. IX. ПРАВОВІ ОСНОВИ ІНФОРМАЦІЙНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ ТА ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
  5. Money Management - основи управління капіталом
  6. " Основи екології та економіка природокористування "як міжгалузева навчальна дисципліна. Предмет і методологія курсу
  7. V. ЗАБУТІ ОСНОВИ

Закон збереження енергії називають ще першим початком термодинаміки. Це фундаментальний закон, згідно з яким найважливіша фізична величина - енергія - зберігається незмінною в ізольованій системі. Науці сьогодні не відома жодна причина, яка могла б привести до порушення цього закону. Інакше можна було б створити вічний двигун - давню мрію людства, двигун, що створює енергію з нічого. В ізольованій системі, згідно з цим законом, енергія може тільки перетворюватися з однієї форми в іншу, але її кількість завжди залишається постійним. Якщо система не ізольована, енергія може змінюватися за рахунок обміну між частинами системи або різними системами. Наприклад, щодня ми стикаємося з тим, що чайник, охолоджуючись, нагріває повітря.

Коли ми говоримо про збереження енергії, ми маємо на увазі механічну, теплову і внутрішню енергії, тобто енергію, залежну лише від термодинамічної стану. Вона складається з руху атомів, енергії хімічних зв'язків і інших типів енергій, пов'язаних зі станом електронів в молекулах.

Слід зазначити, що для макроскопічних систем енергія не є безпосередньо вимірюваною величиною, хоча сучасна фізика дає досить докладну картину молекулярного будови макроскопічного об'єкта, а теоретична і експериментальна фізика дозволяє різними методами визначити рівні енергії або їх різниці для частинок в системі. Однак до теперішнього часу відсутні способи безпосереднього виміру самої енергії системи в цілому. Термодинаміка дозволяє з точністю до деякої невизначеної постійної обчислити цю величину з досвідчених даних. Для цього слід врахувати теплообмін системи з навколишнім середовищем і виміряти роботу, що здійснюються системою.

Перший закон термодинаміки говорить: тепло, повідомлене системі, витрачається на збільшення її внутрішньої енергії і на здійснення роботи проти зовнішніх сил. Наприклад, якщо ви помістіть градусник, який використовується для вимірювання температури тіла, в стакан з водою з температурою 50 ° С, то через кілька хвилин ви почуєте характерний дзвін розбитого скла: це ртуть, розширивши (а розширення пов'язано зі збільшенням міжатомних відстаней, тобто з збільшенням внутрішньої енергії ртуті), і не маючи виходу, натиснула на скло резервуара і зробила роботу, зруйнувавши його.

Перший закон термодинаміки більш відомий в іншій редакції, абсолютно еквівалентної першої: не можна побудувати періодично діючу машину, яка б здійснювала роботу, більше підводиться до неї ззовні енергії (або - вічний двигун першого роду неможливий).

Існування вічного двигуна другого роду забороняє другий початок термодинаміки. Вічний двигун другого роду - це циклічно діюча машина, здатна здійснювати роботу за рахунок перенесення тепла від холодного тіла до гарячого. Це не заборонено першим початком термодинаміки, але практично неможливо.

Другий закон термодинаміки вказує на існування двох різних форм енергії - теплоти (пов'язаної з неврегульованим, хаотичним рухом) і роботи, пов'язаної з впорядкованим рухом. Роботу завжди можна перетворити в еквівалентну їй тепло - згадайте, як наші предки добували вогонь. У той же час тепло в еквівалентну йому роботу повністю перетворити не можна. Іншими словами, невпорядкованих форму енергії неможливо повністю перевести в впорядковану. Мірою невпорядкованості, або мірою хаосу, в термодинаміці є ентропія. Ентропія не буває негативною, вона завжди позитивна, за винятком випадку, коли ідеальний кристал знаходиться при абсолютному нулі (але на цей рахунок є третій закон термодинаміки, що говорить про недосяжність абсолютного нуля, рівного -273 ° С), що неможливо. Іноді використовується негативна величина ентропії - негентропш, яка є мірилом впорядкованості системи. Ця величина може бути тільки негативним числом. Зростання негентропії відповідає зростанню порядку, ентропії - зростання хаосу.

Таким чином, відповідно до другого початку термодинаміки, в разі ізольованої системи (тобто системи, що не обмінюється енергією з навколишнім середовищем) невпорядковане стан не може самостійно перейти в впорядковане. При нагріванні тіла ентропія збільшується, зростає ступінь невпорядкованості. В ізольованій системі ентропія може тільки зростати.

Так ми стикаємося з принципом зростання ентропії -Важливо принципом термодинаміки. Він відповідає прагненню будь-якої системи до стану термодинамічної рівноваги, яке можна ототожнити з хаосом.

З цього принципу випливає ідея теплової смерті Всесвіту. Раз всі види енергії деградують, перетворюючись в тепло, то коли-небудь закінчать своє існування зірки, віддавши свою енергію в навколишній простір, і весь Всесвіт прийде в найпростіше стан хаосу - термодинамічної рівноваги з температурою лише на кілька градусів вище абсолютного нуля. У цьому просторі будуть розкидані мертві, захололі кулі планет і зірок. Чи не буде джерел енергії - не буде життя, не буде нічого.

План семінарського заняття (2 години)

1. Симетрія. Види симетрії у фізиці.

2. Принципи симетрії і закони збереження фізичних величин.

3. Принцип відповідності.

4. Принцип додатковості і співвідношення невизначеностей.

5. Принцип суперпозиції.

6. Три початку термодинаміки.




РОЗВИТОК вистав про простір І ЧАСУ | ТЕОРІЯ ВІДНОСНОСТІ | ЄДНІСТЬ І РІЗНОМАНІТТЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПРОСТОРУ І ЧАСУ | Детермінізм і причиною В СУЧАСНІЙ ФІЗИКИ. Динамічні І СТАТИСТИЧНІ ЗАКОНИ | Динамічні ЗАКОНИ І ТЕОРІЇ І МЕХАНІЧНИЙ, Детермінізм | СТАТИСТИЧНІ ЗАКОНИ І ТЕОРІЇ І імовірнісний Детермінізм | СПІВВІДНОШЕННЯ ДИНАМІЧНИХ І СТАТИСТИЧНИХ ЗАКОНІВ | ПРИНЦИП СИММЕТРИИ І ЗАКОНИ ЗБЕРЕЖЕННЯ | ПРИНЦИП ВІДПОВІДНОСТІ | Принципу субсидіарності І співвідношення невизначеностей |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати