Wat zijn thermodynamische eigenschappen?
In de wetenschap zijn thermodynamische eigenschappen eigenschappen die worden gebruikt om een fysiek systeem te beschrijven. Ze verwijzen naar eigenschappen zoals hitte, druk en temperatuur, die van invloed zijn op verschijnselen van de atmosfeer van de aarde tot de snelheden waarmee chemische reacties optreden. Warmtewisseling tussen objecten vindt bijna overal in de natuurlijke wereld plaats en is erg belangrijk voor de functie van moderne technologie. Thermodynamische eigenschappen meten de verschillende factoren die dit proces tussen twee of meer objecten beïnvloeden. Ingenieurs gebruiken deze om betere, efficiëntere machines te ontwerpen.
Thermodynamische eigenschappen verwijzen naar de parameters waarmee wetenschappers en ingenieurs een bepaald gebied analyseren, een fysiek systeem genoemd, zoals een motor of een natuurlijk object. Overal in een systeem blijven dingen, zoals temperatuur en druk, informatie over hoe iets energie gebruikt en werk verricht. Deze eigenschappen worden gebruikt om vragen te bepalen zoals hoeveel werk een bepaalde machine kan uitvoeren of de hoeveelheid energie die nodig is om een chemische reactie in de industrie te versnellen. Ze kunnen worden gebruikt om een systeem te categoriseren als open of gesloten, afhankelijk van of materie en energie erin en eruit kunnen stromen.
De warmte die in een systeem moet worden gestopt en het werk dat eraan moet worden gedaan om de interne energie te verhogen, zijn allemaal thermodynamische eigenschappen. Energie kan door warmte worden overgedragen tussen objecten met verschillende temperaturen. Spontane warmteoverdracht vindt plaats wanneer warmte van een lichaam met een hogere temperatuur naar een kouder object wordt verplaatst, terwijl de omgekeerde beweging werk vereist. Vrije energie is de meting van hoeveel energie van een thermodynamisch systeem kan worden gebruikt om te werken, terwijl entropie de hoeveelheid verloren, verspilde of anderszins ongebruikte energie meet.
Thermodynamische temperatuur is een belangrijke eigenschap omdat wetenschappers en ingenieurs hiermee de absolute temperatuur van een object kunnen berekenen. Het is een maat voor het warmteverlies en de absorptie van een systeem, die samen de uitwisseling van energie vertegenwoordigen die zich daarin voordoet. Aangezien thermodynamica een tak van wetenschap is die zich bezighoudt met energie-uitwisseling en conversie, is deze eigenschap essentieel om de toestand van een systeem te beschrijven. Van eigenschappen als temperatuur wordt gezegd dat ze intensief zijn omdat ze onafhankelijk zijn van de grootte van een bepaald systeem, in tegenstelling tot volume of druk, die variëren met de grootte van het object.
Ingenieurs en chemici gebruiken thermodynamische eigenschappen om motoren te bouwen en chemische reacties te plannen die het efficiënte gebruik van warmte-energie maximaliseren. Thermodynamische principes werden gedeeltelijk ontdekt tijdens de industriële revolutie tijdens de zoektocht naar efficiëntere machines, met name die in stoomgedreven textielfabrieken. Deze vroege nadruk op het toegepaste wetenschappelijke gebruik van thermodynamische eigenschappen leidde tot veel praktische ontdekkingen. Een voorbeeld van de praktische waarde van deze informatie is te vinden in het ontwerp van warmtewisselaars, zoals autoradiatoren, die de overdracht van warmte-energie van het ene object naar het andere bemiddelen.