Co je termodynamika?
Termodynamika je oblast vědy, která zahrnuje vztah mezi teplem a jinými druhy energie. Termodynamika byla objevena a studována začátkem 19. století. V té době to bylo spojeno a získalo na významu díky použití parních strojů.
Termodynamika může být rozdělena do čtyř zákonů. Ačkoli přidal se k termodynamickým zákonům po dalších třech zákonech, zerothův zákon se obvykle diskutuje nejprve. Uvádí, že pokud jsou dva systémy v tepelné rovnováze s třetím systémem, pak jsou v tepelné rovnováze mezi sebou. Jinými slovy, pokud dva systémy mají stejnou teplotu jako třetí systém, pak všechny tři jsou stejné teploty.
První zákon termodynamiky říká, že celková energie systému zůstává konstantní, i když se převádí z jedné formy do druhé. Například kinetická energie - energie, kterou má objekt, když se pohybuje - se přemění na tepelnou energii, když řidič stiskne brzdy na vozidle, aby ji zpomalil. Často se vyskytují fráze, které lidem pomáhají zapamatovat si první zákon termodynamiky: „Práce je teplo a teplo je práce.“ V zásadě jsou práce a teplo rovnocenné.
Druhý termodynamický zákon je jedním z nejzákladnějších zákonů vědy. Uvádí, že teplo nemůže proudit do systému při vyšší teplotě ze systému při nižší teplotě podle své vlastní vůle. Aby k takové akci došlo, musí být provedena práce. Pokud je ledová kostka umístěna do šálku teplé vody, ledová kostka se roztaví, když do ní proudí teplo z vody. Konečným výsledkem je šálek vody, který je o něco chladnější. Kostky ledu se mohou tvořit pouze při použití energie.
Další příklad druhého zákona, který pracuje pouze s přidáním energie, lze vidět u starší ledničky. V takovém případě se chlazení vnitřku chladničky ohřeje zevnitř. Takže, práce je hotová a práce ohřívá. Práce je ukončena čerpadlem chladničky.
Druhý termodynamický zákon také říká, že se věci mohou opotřebovat. Například, pokud je cihlový dům ponechán bez péče, nakonec se rozpadne z větru, deště, chladu a dalších povětrnostních podmínek. Pokud však hromada cihel zůstane bez dozoru, nebude nikdy tvořit dům, pokud se do směsi nepřidá práce.
Třetí zákon termodynamiky uvádí, že změna entropie systému, když se převádí z jedné formy na druhou, se blíží nule, když se jeho teplota blíží nule na Kelvinově stupnici. Nulová na Kelvinově stupnici je absolutní dolní mez teploty - když atomy a molekuly mají nejnižší možnou energii. Entropie je definována jako dostupnost energie systému k práci. Z toho vyplývá, že existuje absolutní škála entropie. V důsledku toho žádný skutečný systém nemůže dosáhnout Kelvinovy stupnice nula stupňů.