Kev kawm txog kev sib raug zoo ntawm lub zog thiab entropy yog dab tsi kev tshawb fawb thermodynamics. Nws suav nrog tag nrho cov txheej txheem kev xav uas cuam tshuam txog kev ntsuas macroscopic (kub, siab, thiab ntim) rau lub zog thiab nws lub peev xwm ua haujlwm.
Introduction
Cov ntsiab lus ntawm cov cua sov thiab qhov kub thiab txias yog qhov tseem ceeb tshaj plaws rau kev thev naus laus zis thev naus laus zis. Nws tuaj yeem raug hu ua kev tshawb fawb ntawm txhua qhov tshwm sim uas nyob ntawm qhov kub thiab txias thiab nws cov kev hloov pauv. Hauv statistical physics, uas tam sim no yog ib feem, nws yog ib qho ntawm cov kev xav zoo uas qhov kev nkag siab tam sim no ntawm qhov teeb meem yog raws. Thermodynamic system yog txhais raws li ib tug ntau ntawm cov teeb meem ntawm ib tug ruaj khov thiab tus kheej. Txhua yam sab nraud rau nws yog ib puag ncig los ntawm kev sib cais los ntawm ciam teb. Kev siv cov thev naus laus zis thev naus laus zis suav nrog kev tsim kho xws li:
- cua txias thiab tub yees;
- turbochargers thiab superchargers hauv tsheb cav;
- chav turbines hauv cov chaw tsim hluav taws xob;
- reactiveaircraft cav.
Kub thiab kub
Txhua tus neeg muaj kev paub paub txog lub tswv yim ntawm qhov kub thiab txias. Lub cev kub los yog txias, nyob ntawm seb nws qhov kub thiab txias npaum li cas. Tab sis qhov tseeb txhais yog qhov nyuaj dua. Hauv classical technical thermodynamics, qhov ntsuas kub ntawm lub cev tau txhais. Nws coj mus rau kev tsim ntawm Kelvin nplai. Qhov ntsuas kub tsawg kawg nkaus rau txhua lub cev yog xoom Kelvin (-273, 15 ° C). Qhov no yog xoom kiag li, lub tswv yim ntawm thawj zaug tshwm sim nyob rau hauv 1702 ua tsaug rau Fabkis physicist Guillaume Amonton.
Kub yog qhov nyuaj dua los txhais. Technical thermodynamics txhais nws li kev hloov pauv ntawm lub zog ntawm lub cev mus rau ib puag ncig sab nraud. Nws sib raug rau lub zog kinetic ntawm cov molecules txav thiab raug cuam tshuam rau qhov tsis sib xws (Brownian motion). Lub zog xa mus yog hu ua kev tsis sib haum xeeb ntawm qib microscopic, tsis zoo li kev txiav txim siab, ua tiav los ntawm kev ua haujlwm ntawm qib macroscopic.
xeev xwm txheej
Ib lub xeev ntawm qhov teeb meem yog ib qho kev piav qhia ntawm hom qauv ntawm lub cev uas cov khoom nthuav tawm. Nws muaj cov khoom uas piav qhia txog yuav ua li cas cov khoom siv tswj nws cov qauv. Muaj tsib lub xeev ntawm teeb meem:
- gas;
- kua;
- lub cev khov kho;
- plasma;
- superfluid (qhov rarest).
Ntau yam khoom tuaj yeem txav mus los ntawm cov pa roj, kua thiab cov theem khoom. Plasma yog lub xeev tshwj xeeb ntawm cov teeb meemzoo li xob laim.
Heat peev
Lub peev xwm kub (C) yog qhov piv ntawm kev hloov pauv hauv tshav kub (ΔQ, qhov twg Greek cim Delta sawv rau kom muaj nuj nqis) los hloov qhov kub (ΔT):
C=Δ Q / Δ T.
Nws qhia qhov yooj yim uas cov tshuaj tau rhuab. Ib tug zoo thermal conductor muaj ib tug tsawg capacitance ntsuas. Muaj zog cua sov insulator nrog lub peev xwm kub.
Terminology
Txhua qhov kev tshawb fawb muaj nws cov lus tshwj xeeb. Cov ntsiab lus tseem ceeb ntawm kev thev naus laus zis muaj xws li:
- Kub hloov yog qhov sib pauv ntawm qhov kub thiab txias ntawm ob yam khoom.
- Microscopic mus kom ze - kev kawm ntawm tus cwj pwm ntawm txhua lub atom thiab molecule (quantum mechanics).
- Macroscopic mus kom ze - kev soj ntsuam ntawm tus cwj pwm dav dav ntawm ntau qhov hais.
- Thermodynamic system yog cov khoom siv lossis thaj chaw hauv qhov chaw xaiv rau kev tshawb fawb.
- Ib puag ncig - tag nrho cov txheej txheem sab nraud.
- Kev ua - tshav kub kis los ntawm lub cev rhuab.
- Convection - cov khoom cua sov rov qab los rau lwm yam khoom.
- Radiation - tshav kub kis los ntawm cov hluav taws xob hluav taws xob, xws li los ntawm lub hnub.
- Entropy - nyob rau hauv thermodynamics yog lub cev kom muaj nuj nqis siv los ua tus txheej txheem isothermal.
Ntau txog science
Kev txhais ntawm thermodynamics raws li kev qhuab qhia ntawm physics tsis yog lawm. Nws cuam tshuam yuav luag txhua yamthaj chaw. Yog tias tsis muaj lub peev xwm los siv lub zog sab hauv los ua haujlwm, physicists yuav tsis muaj dab tsi los kawm. Kuj tseem muaj qee qhov muaj txiaj ntsig zoo ntawm thermodynamics:
- Heat engineering. Nws kawm txog ob txoj hauv kev hloov hluav taws xob: kev ua haujlwm thiab cua sov. Koom nrog kev soj ntsuam ntawm lub zog hloov pauv hauv cov khoom ua haujlwm ntawm lub tshuab.
- Cryophysics (cryogenics) - kev tshawb fawb ntawm qhov kub thiab txias. Tshawb xyuas cov khoom ntawm lub cev ntawm cov khoom nyob rau hauv tej yam kev mob uas tau ntsib txawm nyob rau hauv lub txias tshaj plaws cheeb tsam ntawm lub ntiaj teb no. Ib qho piv txwv ntawm qhov no yog kev kawm ntawm superfluids.
- Hydrodynamics yog kev kawm txog lub cev lub zog ntawm cov kua.
- Physics ntawm siab. Tshawb nrhiav cov khoom ntawm lub cev ntawm cov khoom hauv cov tshuab siab heev uas cuam tshuam nrog cov dej dynamics.
- Meteorology yog kev tshawb fawb txog huab cua uas tsom rau cov txheej txheem huab cua thiab kev kwv yees.
- Plasma Physics - txoj kev kawm ntawm cov teeb meem hauv lub xeev plasma.
Zero Law
Cov ntsiab lus thiab cov txheej txheem ntawm kev ntsuas kub yog qhov kev soj ntsuam kev soj ntsuam sau ua cov cai. Txoj cai zeroth ntawm thermodynamics hais tias thaum ob lub cev muaj qhov kub thiab txias nrog ib feem peb, lawv muaj qhov kub thiab txias sib txawv. Piv txwv li: ib qho thaiv ntawm tooj liab raug coj mus rau hauv kev sib cuag nrog tus pas ntsuas kub kom txog thaum qhov kub sib npaug. Ces nws muab tshem tawm. Qhov thib ob thaiv ntawm tooj liab yog coj mus rau hauv kev sib cuag nrog tib tus pas ntsuas kub. Yog tias tsis muaj kev hloov pauv ntawm qib mercury, peb tuaj yeem hais tias ob lub blocks nyob rau hauvThermal equilibrium nrog tus pas ntsuas kub.
First Law
Txoj cai lij choj no hais tias raws li lub xeev tau hloov pauv, lub zog tuaj yeem hla ciam teb xws li cua sov lossis ua haujlwm. Txhua tus ntawm lawv tuaj yeem yog qhov zoo lossis tsis zoo. Lub net zog hloov ntawm ib qho system yeej ib txwm sib npaug rau lub zog net uas hla ciam teb ntawm qhov system. Cov tom kawg tuaj yeem yog sab hauv, kinetic lossis muaj peev xwm.
Second Law
Nws yog siv los txiav txim qhov kev taw qhia uas cov txheej txheem thermal tuaj yeem tshwm sim. Txoj cai ntawm thermodynamics no hais tias nws yog tsis yooj yim sua los tsim ib tug ntaus ntawv uas ua hauj lwm nyob rau hauv ib lub voj voog thiab tsis tsim ib qho kev cuam tshuam lwm yam tshaj li hloov cov cua sov los ntawm lub cev nrog ib tug qis kub mus rau lub cev kub. Nws yog qee zaum hu ua txoj cai ntawm entropy vim nws qhia txog cov cuab yeej tseem ceeb no. Entropy tuaj yeem xav tias yog qhov ntsuas ntawm qhov kaw qhov system kom sib npaug lossis teeb meem.
txheej txheem thermal
Lub cev tau txais cov txheej txheem thermodynamic thaum qee yam kev hloov pauv ntawm lub zog tshwm sim hauv nws, feem ntau cuam tshuam nrog kev hloov pauv ntawm lub siab, ntim, kub. Muaj ob peb hom tshwj xeeb nrog cov khoom tshwj xeeb:
- adiabatic - tsis muaj kev sib pauv cua sov hauv qhov system;
- isochoric - tsis hloov pauv hauv ntim;
- isobaric - tsis hloov siab;
- isothermal - tsis hloov qhov kub.
Kev hloov pauv
Ib txheej txheem thim rov qab yog ib qho uas, tom qab nws tau tshwm sim, tuaj yeem ua tautso tseg. Nws tsis tso ib qho kev hloov pauv hauv qhov system lossis hauv ib puag ncig. Yuav kom thim rov qab, lub system yuav tsum nyob rau hauv equilibrium. Muaj ntau yam uas ua rau cov txheej txheem irreversible. Piv txwv li, kev sib txhuam thiab khiav tawm nthuav dav.
Daim ntawv thov
Ntau yam ntawm lub neej ntawm tib neeg niaj hnub no yog tsim los ntawm lub hauv paus ntawm kev tsim hluav taws xob. Cov no suav nrog:
- Txhua lub tsheb (tsheb, maus taus, tsheb, nkoj, dav hlau, thiab lwm yam) ua haujlwm raws li txoj cai thib ob ntawm thermodynamics thiab lub voj voog Carnot. Lawv tuaj yeem siv lub cav roj av lossis diesel, tab sis txoj cai tseem zoo li qub.
- Cua thiab roj compressors, tshuab tshuab, kiv cua ua haujlwm ntawm cov voj voog sib txawv.
- Kev sib pauv cua sov yog siv rau hauv evaporators, condensers, radiators, coolers, heaters.
- Cov tub yees, lub tub yees, lub tshuab tub yees ua haujlwm, txhua yam tshuab cua txias thiab cov twj tso cua sov ua haujlwm vim yog txoj cai thib ob.
Technical thermodynamics kuj suav nrog kev kawm txog ntau hom fais fab nroj tsuag: thermal, nuclear, hydroelectric, raws li lub zog tauj dua tshiab (xws li hnub ci, cua, geothermal), tides, nthwv dej thiab lwm yam.
