Hvad er termodynamik?

Termodynamik er det videnskabelige område, der inkluderer forholdet mellem varme og andre former for energi. Termodynamik blev opdaget og studeret fra 1800-tallet. På det tidspunkt blev det knyttet til og fik betydning på grund af brugen af ​​dampmaskiner.

Termodynamik kan opdeles i fire love. Skønt det tilføjes termodynamikens love efter de tre andre love, diskuteres den nuleste lov normalt først. Den siger, at hvis to systemer er i termisk ligevægt med et tredje system, så er de i termisk ligevægt med hinanden. Med andre ord, hvis to systemer har den samme temperatur som et tredje system, er alle tre de samme temperaturer.

Den første lov om termodynamik siger, at et systems samlede energi forbliver konstant, selvom det konverteres fra en form til en anden. For eksempel konverteres kinetisk energi - den energi, som et objekt besidder, når det bevæger sig - til varmeenergi, når en chauffør trykker på bremserne på bilen for at bremse den. Der er ofte fangstfraser, der hjælper folk med at huske termodynamikens første lov: ”Arbejde er varme, og varme er arbejde.” Grundlæggende er arbejde og varme ækvivalente.

Den anden lov om termodynamik er en af ​​de mest grundlæggende love i videnskaben. Det hedder, at varme ikke kan strømme til et system ved en højere temperatur fra et system ved en lavere temperatur af egen kraft. For at en sådan handling skal finde sted, skal der udføres arbejde. Hvis en isterning placeres i en kop varmt vand, smelter isterningen, når varmen fra vandet strømmer ind i den. Slutresultatet er en kop vand, der er lidt køligere. Isterninger kan kun dannes, hvis der bruges energi.

Et andet eksempel på den anden lov, der kun arbejder med tilsætning af energi, kan ses med et ældre køleskab. I dette tilfælde varmer køling af indersiden af ​​køleskabet det ydre. Så arbejdet udføres, og arbejdet skaber varme. Arbejdet afsluttes af pumpen i køleskabet.

Den anden lov om termodynamik siger også, at ting kan slides. For eksempel, hvis et murhus forlades ubehandlet til, vil det til sidst smuldre fra vind, regn, kulde og andre vejrforhold. Men hvis en bunke med mursten, hvis den ikke efterlades, vil den aldrig danne et hus, medmindre der tilføjes arbejde til blandingen.

Den tredje lov om termodynamik siger, at ændringen i entropi af et system, når det konverteres fra en form til en anden, kommer tæt på nul, da dens temperatur nærmer sig nul på Kelvin-skalaen. Nul på Kelvin-skalaen er den absolutte nedre grænse for temperatur - når atomer og molekyler har mindst mulig energi. Entropi defineres som tilgængeligheden af ​​et systems energi til at udføre arbejde. Så det følger, at der er en absolut skala af entropi. Derfor kan intet reelt system nogensinde nå nul grader på Kelvin skalaen.