Lub zog tsim tawm li cas, nws hloov pauv li cas ntawm ib daim ntawv mus rau lwm qhov, thiab ua li cas rau lub zog hauv lub kaw lus kaw? Tag nrho cov lus nug no tuaj yeem teb tau los ntawm cov cai ntawm thermodynamics. Txoj cai thib ob ntawm thermodynamics yuav tau tham ntau yam ntxiv hnub no.
Laws in everyday life
Txoj cai kav lub neej txhua hnub. Txoj cai lij choj hais tias koj yuav tsum nres ntawm cov paib nres. Tsoom fwv thov kom muab ib feem ntawm lawv cov nyiaj hli rau lub xeev thiab tsoom fwv. Txawm tias kev tshawb fawb muaj feem xyuam rau lub neej txhua hnub. Piv txwv li, txoj cai ntawm lub ntiajteb txawj nqus kwv yees qhov tshwm sim tsis zoo rau cov neeg uas sim ya. Lwm cov kev cai lij choj uas cuam tshuam rau lub neej txhua hnub yog cov cai ntawm thermodynamics. Yog li ntawm no yog qee qhov piv txwv los saib seb lawv cuam tshuam li cas rau lub neej niaj hnub.
Thawj Txoj Cai ntawm Thermodynamics
Thawj txoj cai ntawm thermodynamics hais tias lub zog tsis tuaj yeem tsim lossis rhuav tshem, tab sis nws tuaj yeem hloov pauv ntawm ib daim ntawv mus rau lwm qhov. Qhov no kuj qee zaum hu ua txoj cai ntawm kev txuag hluav taws xob. Yog li ntawd nws zoo li cassiv tau rau lub neej txhua hnub? Zoo, piv txwv li, lub computer koj siv tam sim no. Nws pub lub zog, tab sis lub zog no los ntawm qhov twg? Thawj txoj cai ntawm thermodynamics qhia peb tias lub zog no tsis tuaj yeem los ntawm huab cua, yog li nws tuaj ntawm qhov chaw.
Koj tuaj yeem taug qab lub zog no. Lub computer siv hluav taws xob, tab sis hluav taws xob los ntawm qhov twg? Yog lawm, los ntawm cov chaw tsim hluav taws xob lossis chaw tsim hluav taws xob hydroelectric. Yog tias peb xav txog qhov thib ob, ces nws yuav cuam tshuam nrog lub pas dej ua ke uas tuav tus dej rov qab. Tus dej muaj kev sib txuas nrog lub zog kinetic, uas txhais tau hais tias tus dej ntws. Lub pas dej tauv hloov lub zog kinetic no mus rau lub zog muaj peev xwm.
Lub tsev cog khoom siv hluav taws xob ua haujlwm li cas? Dej yog siv los tig lub turbine. Thaum lub turbine tig, lub tshuab hluav taws xob tau teeb tsa, uas yuav tsim hluav taws xob. Cov hluav taws xob no tuaj yeem khiav ntawm cov xaim hluav taws xob los ntawm lub tshuab hluav taws xob mus rau koj lub tsev kom thaum koj ntsaws cov hlua hluav taws xob rau hauv qhov hluav taws xob, hluav taws xob nkag mus rau koj lub computer kom nws ua haujlwm tau.
Dab tsi tshwm sim ntawm no? Muaj twb muaj ib tug npaum li cas ntawm lub zog uas yog txuam nrog cov dej nyob rau hauv tus dej raws li kinetic zog. Tom qab ntawd nws hloov mus ua lub zog muaj peev xwm. Lub pas dej tauv tau siv lub zog ntawd thiab hloov mus ua hluav taws xob, uas tuaj yeem nkag mus rau koj lub tsev thiab lub zog koj lub computer.
Txoj Cai Thib Ob ntawm Thermodynamics
Los ntawm kev kawm txoj cai no, ib tus tuaj yeem nkag siab tias lub zog ua haujlwm li cas thiab vim li cas txhua yam txav mus rauua tau chaos thiab teeb meem. Txoj cai thib ob ntawm thermodynamics tseem hu ua txoj cai ntawm entropy. Koj puas tau xav paub tias lub qab ntuj khwb los ua li cas? Raws li Big Bang Theory, ua ntej txhua yam tau yug los, lub zog loj sib sau ua ke. Lub Ntiaj Teb tau tshwm sim tom qab Big Bang. Tag nrho cov no yog qhov zoo, tab sis lub zog zoo li cas? Thaum pib ntawm lub sijhawm, tag nrho lub zog hauv lub qab ntuj khwb tau muaj nyob rau hauv ib qho chaw me me. Qhov kev mob siab rau qhov no tau sawv cev ib qho loj ntawm qhov hu ua lub zog muaj peev xwm. Sij hawm dhau mus, nws kis mus thoob plaws lub ntiaj teb dav dav.
Ntawm qhov me me, lub pas dej ntim dej tuav los ntawm lub pas dej muaj peev xwm muaj zog, vim nws qhov chaw tso cai rau nws ntws los ntawm lub pas dej. Nyob rau hauv txhua rooj plaub, lub zog khaws cia, ib zaug tso tawm, kis tawm thiab ua li ntawd yam tsis muaj kev siv zog ua. Hauv lwm lo lus, kev tso tawm ntawm lub zog muaj peev xwm yog ib qho txheej txheem spontaneous uas tshwm sim yam tsis xav tau kev pab ntxiv. Raws li lub zog tau muab faib, qee qhov nws hloov mus ua lub zog muaj txiaj ntsig thiab ua qee yam haujlwm. Tus so yog hloov mus ua siv tsis tau, tsuas yog hu ua cua sov.
Raws li lub qab ntuj khwb txuas ntxiv mus, nws muaj tsawg dua thiab siv zog tsawg dua. Yog tias muaj txiaj ntsig tsawg, kev ua haujlwm tsawg tuaj yeem ua tiav. Txij li thaum cov dej ntws los ntawm lub pas dej ua ke, nws kuj muaj lub zog tsis tshua muaj txiaj ntsig. Qhov kev txo qis ntawm lub zog siv tau dhau sijhawm yog hu ua entropy, qhov twg entropy yogtus nqi ntawm lub zog tsis siv nyob rau hauv lub system, thiab lub system tsuas yog ib tug sau ntawm cov khoom uas ua rau tag nrho.
Entropy tuaj yeem raug xa mus rau qhov nyiaj ntawm qhov tsis sib xws lossis kev kub ntxhov hauv ib lub koom haum tsis muaj lub koom haum. Raws li kev siv lub zog txo qis thaum lub sijhawm, kev tsis sib haum xeeb thiab chaos nce. Yog li, raws li lub zog muaj peev xwm tau tso tawm, tsis yog tag nrho cov no tau hloov mus ua lub zog muaj txiaj ntsig. Txhua lub tshuab tau ntsib qhov kev nce hauv entropy lub sijhawm. Qhov no tseem ceeb heev kom nkag siab thiab qhov tshwm sim no hu ua txoj cai thib ob ntawm thermodynamics.
Entropy: caij nyoog lossis tsis raug
Raws li koj tau twv, txoj cai thib ob ua raws li thawj zaug, feem ntau hu ua txoj cai ntawm kev txuag hluav taws xob, thiab hais tias lub zog tsim tsis tau thiab tsis tuaj yeem rhuav tshem. Nyob rau hauv lwm yam lus, tus nqi ntawm lub zog nyob rau hauv lub ntiaj teb no los yog ib tug system yog tas li. Txoj cai thib ob ntawm thermodynamics feem ntau hu ua txoj cai ntawm entropy, thiab nws tuav tau tias thaum lub sij hawm dhau mus, lub zog yuav tsis tshua muaj txiaj ntsig thiab nws qhov zoo yuav txo qis thaum lub sijhawm. Entropy yog qib ntawm randomness los yog tsis xws luag uas ib tug system muaj. Yog hais tias lub system yog heev disordered, ces nws muaj ib tug loj entropy. Yog tias muaj ntau qhov ua txhaum hauv qhov system, ces qhov entropy qis.
Hauv cov ntsiab lus yooj yim, txoj cai thib ob ntawm thermodynamics hais tias qhov entropy ntawm lub cev tsis tuaj yeem txo qis thaum lub sijhawm. Qhov no txhais tau hais tias nyob rau hauv qhov xwm txheej mus los ntawm lub xeev ntawm kev txiav txim mus rau lub xeev ntawm kev tsis sib haum. Thiab nws yog irreversible. Qhov system yeej tsisyuav ua kom zoo dua ntawm nws tus kheej. Nyob rau hauv lwm yam lus, nyob rau hauv cov xwm, lub entropy ntawm ib tug system ib txwm nce. Ib txoj kev xav txog nws yog koj lub tsev. Yog tias koj tsis tau ntxuav thiab nqus nws, ces sai sai koj yuav muaj kev ntxhov siab txaus ntshai. Entropy tau nce! Yuav kom txo tau nws, nws yog ib qho tsim nyog yuav tau siv lub zog siv lub tshuab nqus tsev vacuum thiab mop los ntxuav qhov chaw ntawm cov plua plav. Lub tsev yuav tsis ntxuav nws tus kheej.
Txoj cai thib ob ntawm thermodynamics yog dab tsi? Cov qauv hauv cov lus yooj yooj yim hais tias thaum lub zog hloov pauv ntawm ib daim ntawv mus rau lwm qhov, qhov teeb meem txav mus los ntawm kev ywj pheej, lossis entropy (kev tsis sib haum xeeb) hauv lub kaw lus kaw nce. Qhov sib txawv ntawm qhov kub thiab txias, qhov siab, thiab qhov ntom ntom yuav ua rau qis dua kab rov tav lub sijhawm. Vim lub ntiajteb txawj nqus, ceev thiab siab tsis sib npaug zos. Qhov ceev thiab siab nyob rau hauv qab yuav ntau dua nyob rau sab saum toj. Entropy yog ib qho kev ntsuas ntawm kev sib kis ntawm cov teeb meem thiab lub zog nyob qhov twg nws nkag mus. Kev tsim ntau tshaj plaws ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics feem ntau yog txuam nrog Rudolf Clausius, uas tau hais tias:
Nws tsis tuaj yeem tsim lub cuab yeej uas tsis tsim lwm yam kev hloov pauv ntawm cov cua sov los ntawm lub cev nrog qhov kub thiab txias mus rau lub cev nrog qhov kub siab dua.
Hauv lwm lo lus, txhua yam sim tswj qhov kub thiab txias dhau sijhawm. Muaj ntau cov qauv ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics uas siv cov ntsiab lus sib txawv, tab sis lawv txhua tus txhais tau tias tib yam. Lwm nqe lus Clausius:
Kub nws tus kheej tsis yogmus ntawm qhov txias mus rau lub cev kub.
Txoj cai thib ob tsuas yog siv rau cov tshuab loj xwb. Nws cuam tshuam txog kev coj tus cwj pwm ntawm lub cev uas tsis muaj zog lossis teeb meem. Qhov loj dua qhov system, qhov ntau dua txoj cai thib ob yog.
Lwm lo lus ntawm txoj cai:
Tag nrho entropy ib txwm nce hauv tus txheej txheem spontaneous.
Qhov nce hauv entropy ΔS thaum lub sijhawm txheej txheem yuav tsum tshaj lossis sib npaug ntawm qhov sib piv ntawm cov cua sov Q hloov mus rau qhov system mus rau qhov kub thiab txias T thaum tshav kub hloov. Cov qauv ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics:
Thermodynamic system
Hauv kev txiav txim siab dav dav, kev tsim ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics hauv cov ntsiab lus yooj yim hais tias qhov kub thiab txias sib txawv ntawm cov tshuab hauv kev sib cuag nrog ib leeg nyiam sib npaug thiab ua haujlwm tau los ntawm qhov tsis sib npaug ntawm qhov sib txawv. Tab sis nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, muaj ib tug poob ntawm thermal zog, thiab lub entropy nce. Qhov sib txawv ntawm qhov siab, qhov ntom ntom, thiab qhov kub thiab txias hauv qhov kev sib cais yuav sib npaug yog tias muab lub sijhawm; ceev thiab siab, tab sis tsis kub, nyob ntawm lub ntiajteb txawj nqus. Lub tshuab cua sov yog cov cuab yeej siv tshuab uas muaj txiaj ntsig zoo vim qhov sib txawv ntawm qhov kub ntawm ob lub cev.
Lub tshuab cua sov yog ib qho kev sib cuam tshuam thiab sib pauv zog nrog thaj tsam ib puag ncig nws. Kev pauv thiab hloov pauv yuav tsum tshwm sim tsawg kawg yog ob txoj hauv kev. Ib txoj hauv kev yuav tsum yog kev hloov cua sov. Yog iblub thermodynamic system "nyob rau hauv qhov sib npaug", nws tsis tuaj yeem hloov nws lub xeev lossis xwm txheej yam tsis muaj kev cuam tshuam nrog ib puag ncig. Yooj yim muab, yog tias koj nyob hauv qhov sib npaug, koj yog "zoo siab system", tsis muaj dab tsi koj ua tau. Yog tias koj xav ua ib yam dab tsi, koj yuav tsum cuam tshuam nrog lub ntiaj teb sab nraud.
Txoj cai thib ob ntawm thermodynamics: qhov kev hloov tsis tau ntawm cov txheej txheem
Nws tsis tuaj yeem muaj cov txheej txheem cyclic (rov ua dua) uas hloov cov cua sov ua haujlwm tag nrho. Nws kuj tseem tsis tuaj yeem muaj cov txheej txheem uas hloov cov cua sov los ntawm cov khoom txias mus rau cov khoom sov yam tsis tas siv ua haujlwm. Qee lub zog hauv cov tshuaj tiv thaiv ib txwm poob rau cua sov. Tsis tas li ntawd, lub kaw lus tsis tuaj yeem hloov tag nrho nws lub zog rau hauv lub zog ua haujlwm. Qhov thib ob ntawm txoj cai yog pom tseeb dua.
Lub cev txias tsis tuaj yeem sov lub cev sov. Thaum tshav kub kub ib txwm ntws los ntawm warmer mus rau qhov chaw txias. Yog tias cua sov los ntawm qhov txias mus rau qhov sov dua nws yog qhov tsis sib xws rau qhov "natural" yog li lub kaw lus yuav tsum ua qee yam haujlwm kom nws tshwm sim. Lub irreversibility ntawm cov txheej txheem nyob rau hauv cov xwm yog txoj cai thib ob ntawm thermodynamics. Qhov no yog kab tias nto moo tshaj plaws (tsawg kawg ntawm cov kws tshawb fawb) thiab cov cai tseem ceeb ntawm txhua txoj kev tshawb fawb. Ib qho ntawm nws cov formulations:
Lub entropy ntawm lub ntiaj teb nyhav mus rau qhov siab tshaj plaws.
Hauv lwm lo lus, entropy txawm nyob li qub los yog loj dua, lub entropy ntawm lub ntiaj teb yuav tsis txo qis. Qhov teeb meem yog nws ib txwmtxoj cai. Yog tias koj nqa ib lub raj mis ntawm cov tshuaj tsw qab thiab tshuaj tsuag rau hauv ib chav, tom qab ntawd tsis ntev cov tshuaj tsw qab yuav ua rau tag nrho qhov chaw, thiab cov txheej txheem no yuav rov qab tsis tau.
Kev sib raug zoo hauv thermodynamics
Txoj cai ntawm thermodynamics piav qhia txog kev sib raug zoo ntawm thermal zog lossis cua sov thiab lwm yam qauv ntawm lub zog, thiab lub zog cuam tshuam li cas. Thawj txoj cai ntawm thermodynamics hais tias lub zog tsis tuaj yeem tsim lossis rhuav tshem; tag nrho cov zog ntawm lub ntiaj teb no tseem tsis hloov. Txoj cai thib ob ntawm thermodynamics yog hais txog qhov zoo ntawm lub zog. Nws hais tias thaum lub zog pauv lossis hloov dua siab tshiab, ntau thiab ntau lub zog siv tau ploj mus. Txoj cai thib ob kuj tau hais tias muaj ib qho kev nyiam ua rau ib qho kev sib cais ua rau muaj kev cuam tshuam ntau dua.
Txawm tias qhov kev txiav txim nce hauv ib qho chaw, thaum koj coj mus rau hauv tus account tag nrho cov kab ke, suav nrog ib puag ncig, yeej ib txwm muaj qhov nce hauv entropy. Hauv lwm qhov piv txwv, cov muaju tuaj yeem tsim los ntawm cov tshuaj ntsev thaum dej evaporated. Crystals raug txiav txim ntau dua li ntsev molecules hauv kev daws; Txawm li cas los xij, cov dej evaporated muaj ntau yam teeb meem ntau dua li cov dej ua kua. Cov txheej txheem coj los ua tag nrho ua rau muaj kev cuam tshuam ntau ntxiv.
Kev ua haujlwm thiab lub zog
Txoj cai thib ob piav qhia tias nws tsis tuaj yeem hloov lub zog thermal rau hauv lub zog siv tshuab nrog 100 feem pua kev ua tau zoo. Ib qho piv txwv tuaj yeem muab nrogntawm tsheb. Tom qab cov txheej txheem ntawm cua sov cov roj kom nws siab kom tsav lub piston, muaj ib txwm muaj qee qhov cua sov hauv cov roj uas tsis tuaj yeem siv los ua haujlwm ntxiv. Cov khib nyiab no yuav tsum tau muab pov tseg los ntawm kev xa mus rau lub radiator. Nyob rau hauv rooj plaub ntawm lub cav tsheb, qhov no yog ua los ntawm kev rho tawm cov roj siv thiab cov cua sib tov rau hauv qhov chaw.
Tsis tas li ntawd, txhua yam khoom siv nrog cov khoom txav tau tsim kev sib txhuam uas hloov cov tshuab hluav taws xob mus rau hauv tshav kub, uas feem ntau siv tsis tau thiab yuav tsum tau muab tshem tawm ntawm lub cev los ntawm kev xa mus rau lub tshuab hluav taws xob. Thaum lub cev kub thiab lub cev txias nyob rau hauv kev sib cuag nrog ib leeg, lub zog thermal yuav ntws los ntawm lub cev kub mus rau lub cev txias kom txog thaum lawv ncav cuag thermal sib npaug. Txawm li cas los xij, lub tshav kub yuav tsis rov qab mus rau lwm txoj kev; qhov kub sib txawv ntawm ob lub cev yuav tsis nce spontaneously. Kev txav cua sov los ntawm lub cev txias mus rau lub cev kub yuav tsum ua haujlwm los ntawm lub zog sab nraud xws li lub twj tso kua mis.
Txoj hmoo ntawm lub ntiaj teb
Txoj kevcai thib ob kuj qhia txog qhov kawg ntawm lub qab ntuj khwb. Qhov no yog theem kawg ntawm kev tsis sib haum xeeb, yog tias muaj qhov sib npaug ntawm qhov sib npaug ntawm qhov chaw, tsis muaj kev ua haujlwm tuaj yeem ua tiav thiab tag nrho lub zog yuav xaus li qhov kev txav ntawm cov atoms thiab molecules. Raws li cov ntaub ntawv niaj hnub no, Metagalaxy yog ib qho kev nthuav dav uas tsis nyob ruaj khov, thiab tsis tuaj yeem tham txog kev tuag ntawm lub Ntiaj Teb. kub tuagyog lub xeev ntawm thermal equilibrium uas tag nrho cov txheej txheem nres.
txoj haujlwm no yog qhov yuam kev, txij li txoj cai thib ob ntawm thermodynamics tsuas yog siv rau cov tshuab kaw. Thiab lub qab ntuj khwb, raws li koj paub, yog limitless. Txawm li cas los xij, lo lus "kev tuag ntawm lub Ntiaj Teb" yog qee zaum siv los hais txog qhov xwm txheej rau kev txhim kho yav tom ntej ntawm Lub Ntiaj Teb, raws li nws yuav txuas ntxiv mus rau qhov tsis muaj kawg mus rau qhov tsaus ntuj ntawm qhov chaw mus txog thaum nws hloov mus rau hauv cov hmoov av tawg..
