Термодинамика
-
История термодинамики
- Термодинамика началась с работ Отто фон Герике и Роберта Бойля.
- Дени Папен построил паровой варочный котел, что привело к идее поршневого двигателя.
- Томас Савери и Томас Ньюкомен построили первые паровые двигатели.
- Джозеф Блэк и Джеймс Уатт разработали понятия теплоемкости и скрытой теплоты.
- Сади Карно опубликовал «Размышления о движущей силе огня», что положило начало термодинамике как науке.
-
Основные законы термодинамики
- Первый закон: энергия может передаваться между системами в виде тепла, работы и вещества.
- Второй закон: энтропия описывает направление эволюции системы и может быть использована для оценки полезной работы.
- Третий закон: замкнутые системы не могут быть созданы или уничтожены.
-
Термодинамические системы и их свойства
- Система состоит из частиц, свойства которых связаны уравнениями состояния.
- Внутренняя энергия и термодинамические потенциалы используются для определения условий равновесия и самопроизвольных процессов.
- Термодинамика применяется в различных областях науки и техники, включая двигатели, химические реакции и материаловедение.
-
Статистическая термодинамика
- Статистическая термодинамика изучает статистические предсказания коллективного движения частиц.
- Константин Каратеодори представил геометрическую термодинамику в 1909 году.
-
Этимология
- Слово «термодинамика» состоит из двух частей, восходящих к древнегреческому языку.
-
Происхождение терминов
- Термо- происходит от греческого θέρμη, означающего «тепло»
- Динамика происходит от греческого δίναμις, означающего «мощь»
-
История термодинамики
- Уильям Томсон ввел термин «термодинамический» в 1849 году
- Томсон и Уильям Рэнкин использовали термин «термодинамика» в 1854 году
- Пьер Перро утверждает, что термин «термодинамика» был введен Джеймсом Джоулем в 1858 году
-
Разделы термодинамики
- Классическая термодинамика описывает состояния термодинамических систем, близких к равновесию
- Статистическая механика дополняет классическую термодинамику микроскопическими взаимодействиями
- Химическая термодинамика изучает взаимосвязь энергии с химическими реакциями
- Равновесная термодинамика изучает перенос вещества и энергии в системах, находящихся в термодинамическом равновесии
- Неравновесная термодинамика изучает системы, не находящиеся в термодинамическом равновесии
-
Законы термодинамики
- Нулевой закон утверждает, что системы в тепловом равновесии с третьей системой также находятся в тепловом равновесии друг с другом
- Первый закон утверждает, что изменение внутренней энергии системы равно энергии, полученной в виде тепла, за вычетом термодинамической работы
- Второй закон утверждает, что тепло не перетекает самопроизвольно от более холодного тела к более горячему
- Третий закон утверждает, что при приближении температуры к абсолютному нулю все процессы прекращаются и энтропия системы приближается к минимальному значению
-
Определение энтропии
- Энтропия определяется относительно абсолютного нуля температуры.
- Абсолютный ноль составляет -273,15 °C или 0 К.
-
Термодинамические системы
- Термодинамическая система ограничена границей, через которую происходит обмен энергией.
- Границы могут быть фиксированными, подвижными, реальными или воображаемыми.
-
Термодинамическое равновесие
- Система находится в равновесии, когда внутренние перепады выравниваются.
- В равновесии свойства системы не меняются со временем.
-
Термодинамические процессы
- Термодинамический процесс — это энергетическая эволюция системы.
- Процессы могут быть адиабатическими, изоэнтальпическими, изоэнтропийными и т.д.
-
Термодинамические приборы
- Термодинамические измерители измеряют параметры системы.
- Термодинамические резервуары используются для приведения системы в равновесие.
-
Сопряженные переменные
- Давление-объем, температура-энтропия и химический потенциал-количество частиц — общие сопряженные переменные.
-
Термодинамические потенциалы
- Потенциалы измеряют изменения энергии в системе.
- Примеры потенциалов: энергия Гельмгольца, энергия Гиббса и другие.
-
Аксиоматическая термодинамика
- Аксиоматическая термодинамика описывает термодинамику в терминах аксиом.
- Первая попытка аксиоматической термодинамики была сделана Константином Каратеодори в 1909 году.
-
Прикладные области
- Атмосферная термодинамика, биологическая термодинамика, термодинамика черной дыры, химическая термодинамика, классическая термодинамика и равновесная термодинамика.
-
Промышленная экология (в отношении эксергии)
- Термодинамика максимальной энтропии
- Неравновесная термодинамика
- Философия тепловой и статистической физики
- Психрометрия
- Квантовая термодинамика
- Статистическая термодинамика, т.е. Статистическая механика
- Термоэкономика
- Химия полимеров
-
Смотрите также
- Физический портал
- Путь термодинамического процесса
- Списки и временные рамки
- Список важных публикаций по термодинамике [сломанный якорь]
- Список учебников по термодинамике и статистической механике
- Перечень показателей теплопроводности
- Список термодинамических свойств
- Таблица термодинамических уравнений
- Хронология термодинамики
- Термодинамические уравнения
- Записи
- Рекомендации
- Дальнейшее чтение
-
Нетехническое введение
- Том. 1, стр. 55–349
- 5-е изд. (на русском языке)
-
Технические названия
- CS1 основное: несколько названий: список авторов (ссылка)
-
Внешние ссылки
- Материалы, связанные с термодинамикой, на Викискладе
- Веб-сайты по термодинамическим данным и расчету свойств
- Образовательные веб-сайты по термодинамике
- Биохимия и термодинамика
- Термодинамика и статистическая механика
- Инженерная термодинамика – Графический подход
- Термодинамика и статистическая механика Ричарда Фитцпатрика