Termodinamiko
El Vikipedio
Fiziko > Varmodinamiko
Varmodinamiko aŭ termodinamiko estas parto de fiziko, kiu okupiĝas pri la rilatoj inter varmecaj kaj aliaj, speciale mekanikaj fenomenoj.
Gravan parton de la termodinamiko konsistigas la teorio pri maŝinoj, kiuj transformas varmecan energion al mekanika energio. Tiaj maŝinoj estas la vapormaŝino, la gasa turbino kaj la brulmotoro (ekz. karbura motoro aŭ dizela motoro). Ĉar kemia energio ĝenerale estas facile transformebla al varmeca energio (ĉiuj energioformoj strebas al ĝi), la vojo de kemia energio al mekanika aŭ elektra energio ofte estas tra varmeca energio, tamen ne necese.
La termondinamiko estis kreita precipe dum la 19-a jarcento; gravaj reprezentantoj de ĝi estis la fizikistoj James Prescott Joule, Nicolas Léonard Sadi Cernot, William Thomson (Kelvino), Willard GIBBS, Julius Robert Von Mayer kaj Hermann von Helmholtz. La termodinamiko priskribas multajn gravajn procezojn sur makroskopa nivelo, pere de la ecoj premo, volumeno, temperaturo kaj entropio. Ĝi ne okupiĝas pri la strukturo de la materio. Tamen la statistika mekaniko surbaze de mikroskopa fiziko konfirmis la aksiomojn de termodinamiko.
Tiuj aksiomoj, kiu estas kadre de termodinamiko pruveblaj nur empirie (per eksperimentoj), estas nomataj (ĉef-)leĝoj de termodinamiko. Ili estas kvar; la plej baza estis formulita kiel lasta kaj tial havas ne numeron unu, sed ricevis numeron nul.
Enhavo |
[redaktu] Nula leĝo de termodinamiko
La nula leĝo baziĝas sur la koncepto de "varmeca ekvilibro"; du sistemoj estas en varmeca ekvilibro, se ili ne interŝanĝas varmon, kvankam ili estas en kontakto. La leĝo diras:
Se el tri sistemoj A, B kaj C la paro (A, B) estas en varmeca ekvilibro kaj ankaŭ la paro (B, C), tiam ankaŭ (A, C) estas en varmeca ekvilibro. Alivorte, varmeca ekvilibreco estas transitiva.
Tiu aksiomo ne estas necesa, se oni bazas la termodinamikon sur la koncepto de entropio. Se oni bazas ĝin sur la koncepto de temperaturo, ĝi necesas por enkonduki tiun koncepton per la difino, ke du sistemoj havas egalan temperaturon, se ili estas en varmeca ekvilibro.
[redaktu] Unua leĝo de termodinamiko
Ĝi atribuas al ĉiu sistemo internan energion kaj asertas la konservon de energio. La interna energio povas ŝanĝiĝi nur per transiro de laboro aŭ varmo tra la limoj de la sistemo.
Tio signifas, ke ne eblas produkti energion el nenio; ne povas ekzisti iu perpetuum mobile unuaspeca.
[redaktu] Dua leĝo de termodinamiko
Eblas multaj ekvivalentaj vortigoj de tiu leĝo, kvankam la ekvivalenteco ne ĉiam estas tuj videbla. Ĝi atribuas al ĉiu sistemo statovaloron nomatan entropio S, kiu en fermita sistemo neniam malkreskas. Ĝi estas difinata surbaze de la varmokvanto Q kaj la temperaturo T per
La ekvilibra stato de fermita sistemo tiel estas karakterizebla per dS = 0; t. e. en ekvilibra fermita sistemo la entropio ne ŝanĝiĝas.
El tiu leĝo sekvas, ke ne eblas plene transformi varmecan ne-ekvilibron al alia energi-formo. Sekvas ankaŭ, ke ne eblas konstrui maŝinon, kiu kreas varmecan ne-ekvilibron por produkti energion (perpetuum mobile duaspeca).
[redaktu] Tria leĝo de termodinamiko
Ĝi deklaras la neeblon, ke iu sistemo atingu la temperaturon de absoluta nulo (0 K).
Tiun aksiomon en 1905 proponis Walter Nernst.
