La termodünaamika See on aluseks, teooriale, millel mootorid ja ka paljud teised masinad, nagu külmikud, sügavkülmikud jne, toimivad. Kuid enamik autode ja mootorrataste kasutajaid, teiste mootorite ja masinatega sõidukite hulgas, ei ole sellest teooriast täiesti teadlikud. Nii et lihtsa sissejuhatusena süveneme selle maailma avastamisse ja suudame seeläbi paremini mõista teisi termodünaamika tundmist nõudvaid tehnilisi artikleid.
Niisiis, vaatame kõige olulisemad mõisted...
Elementaarsed mõisted
Enne termodünaamika endaga alustamist annan lühikese sissejuhatuse Mõned mõisted, mida tuleks meeles pidada et sind mitte kaotada...
Võimsus
Termodünaamikas, Energiat defineeritakse kui süsteemi võimet tööd genereerida. See on skalaarne suurus, mis võib avalduda erinevates vormides, nagu kineetiline energia, potentsiaalne energia, soojusenergia, keemiline energia, ja mida väljendatakse džaulides (J) rahvusvahelise süsteemi (SI) ühikuna.
Töö
El Töö on jõu mõjul ühest süsteemist teise üle kantud energia hulk kui toimub nihe või muud tüüpi nähtus. Töö raames võime leida nii mehaanilist tööd, kui mehaaniline jõud liigutab objekti, kui ka mittemehaanilist tööd, kui mittemehaanilised jõud, näiteks elektri- või magnetjõud, tekitavad sama asja.
Võimsus
Termodünaamikas, Võimsus on määratletud kui energia ülekande kiirus süsteemi ja selle keskkonna vahel.. See on skalaarsuurus, mis tähistab ajaühikus ülekantud energia hulka. SI-s on mõõtühik vatt (W), kuigi nagu teate, on ka muid, näiteks CV või hobused jne.
Võimsuse valem:
P = W/t
Kui P on võimsus vattides, W on töö džaulides ja t on aeg sekundites.
Kuumus ja töö
Cväärtus on määratletud kui energia ülekanne kahe süsteemi vahel, mis toimub temperatuuride erinevuse tõttu. Selle märk sõltub sellest, kas soojus voolab süsteemi või süsteemist, st kas see jahutab või soojendab. SI mõõtühik on džaul (J).
Ärge ajage kuumust ja tööd segamini, kuna need pole samad. Kui töö on energia ülekandmine jõu mõjul, siis soojus on temperatuuride erinevusest tulenev energiaülekanne. Lisaks võib soojus olla negatiivne või positiivne, olenevalt sellest, kust see voolab, samas kui töö ei saa seda teha.
Termodünaamilised transformatsioonid
Termodünaamilised teisendused tähistavad oleku muutusi mida termodünaamilised süsteemid kogevad. Need muutused võivad olla pöörduvad või pöördumatud ning nende uurimine võimaldab meil mõista energia ja aine käitumist erinevates stsenaariumides. Teisisõnu protsess, mille käigus termodünaamiline süsteem läheb algsest tasakaaluolekust teise lõplikku tasakaaluolekusse. Selle protsessi käigus muutuvad erinevad omadused, nagu temperatuur, rõhk, maht või siseenergia.
Termodünaamilised teisendused jagunevad kaheks: pöörduvateks, mille puhul saab naasta algseisundisse, ja pöördumatuteks, kui sellesse algolekusse naasta ei saa. Lisateabe saamiseks soovitan lugeda neid artikleid…
Termodünaamikas liigitatakse süsteemi olekumuutusi protsessi käigus konstantseks jääva omaduse alusel. Eesliited "iso" tähendavad "võrdne" ja neid kasutatakse nende eriliste termodünaamiliste protsesside nimetamiseks.. Näiteks:
- Isotermiline: toimub konstantsel temperatuuril (T). Sel juhul ei toimu soojusvahetust süsteemi ja keskkonna vahel või toimub soojusvahetus nii, et temperatuur jääb ühtlaseks. Näiteks võib ideaalse gaasi aeglane kokkusurumine ballooni sees, millel on soojust juhtivad seinad, mis võimaldavad temperatuuri kogu protsessi vältel konstantsena hoida.
- Isomeetriline või isohooriline: esineb konstantse mahu (V) juures. Sel juhul ei muutu süsteemi helitugevus. Näiteks võib tuua gaasi kuumutamise jäigas suletud mahutis. Kuigi temperatuur tõuseb, ei saa gaasi maht jäiga mahuti tõttu laieneda.
- Isobaarne: esineb konstantsel rõhul (P). Sel juhul süsteemi rõhk ei muutu. Näiteks võib tuua vee keetmise konstantsel atmosfäärirõhul. Kuigi vee temperatuur tõuseb, jääb rõhk atmosfäärirõhuga samaks.
- Isenthalpico: esineb konstantsel entalpial (H), siis näitan lähemalt, mis see on...
- Adiabaatiline: toimub ilma soojusvahetuseta (Q=0) süsteemi ja keskkonna vahel. Sellisel juhul on kõik temperatuurimuutused süsteemis tingitud ainult selle kallal või selle poolt tehtud tööst. Näiteks võib tuua gaasi kiire kokkusurumise isoleeritud silindris. Kiire kokkusurumine ei võimalda soojusülekannet väljapoole, mistõttu gaasi temperatuur tõuseb kokkusurumisel tehtava töö tõttu.
I termodünaamika põhimõte ehk energia jäävuse seadus
See põhimõte ütleb, et isoleeritud süsteemi koguenergia jääb konstantseks. Teisisõnu, energiat ei saa luua ega hävitada, seda saab muuta ainult ühest vormist teise. Matemaatiliselt väljendatakse seda järgmiselt:
ΔE = Q – W
Kus ΔE on süsteemi siseenergia muutus džaulides, Q on ülekantud soojus ka džaulides ja W on süsteemi tehtud töö.
II termodünaamika põhimõte ehk entroopia ja protsesside suund
See põhimõte tutvustab entroopia mõistet, häire või juhuslikkuse mõõt süsteemis. Teine põhimõte ütleb, et isoleeritud süsteemi koguentroopia kasvab alati aja jooksul. Teisisõnu, looduslikud protsessid kalduvad liikuma suurema korratuse poole.
Muud tingimused
Lõpuks oleks huvitav teada ka neid teisi mõisteid, millest olen teile varem rääkinud:
Mis on entroopia?
La Entroopia (S) on termodünaamilise süsteemi häire või juhuslikkuse mõõt. Suure entroopiaga süsteemil on seda moodustavate osakeste jaotus tõenäolisem, samas kui madala entroopiaga süsteemil on korrapärasem jaotus. See suureneb alati isoleeritud süsteemis, mis läbib pöördumatu protsessi, näiteks kahe gaasi segunemise või hõõrdumise. Seda seetõttu, et need protsessid suurendavad häireid süsteemi mikroskoopilisel tasemel.
Mis on entalpia?
La Entalpia (H) on termodünaamiline omadus, mis esindab koguenergiat sisaldub termodünaamilises süsteemis. See on määratletud kui süsteemi siseenergia (U) ja selle rõhu (P) ja ruumala (V) korrutis:
H = U + PV
Entalpia on kasulik konstantsel rõhul (isobaaril) toimuvate termodünaamiliste protsesside analüüsimisel. Nendel juhtudel on entalpia muutus (ΔH) võrdne konstantsel rõhul süsteemile (Q) ülekantud soojusega:
ΔH = Q (konstantsel rõhul)
Pildid | lõuend