Jakie są właściwości termodynamiczne?
W nauce właściwości termodynamiczne są cechami stosowanymi do opisu układu fizycznego. Odnoszą się do takich cech, jak ciepło, ciśnienie i temperatura, które wpływają na zjawiska z atmosfery ziemskiej na tempo zachodzenia reakcji chemicznych. Wymiana ciepła między obiektami występuje prawie wszędzie w świecie przyrody i jest bardzo ważna dla funkcji nowoczesnej technologii. Właściwości termodynamiczne mierzą różne czynniki, które wpływają na ten proces między dwoma lub więcej obiektami. Inżynierowie używają ich do projektowania lepszych, wydajniejszych maszyn.
Właściwości termodynamiczne odnoszą się do parametrów, za pomocą których naukowcy i inżynierowie analizują konkretny region, zwany układem fizycznym, takim jak silnik lub obiekt naturalny. Pozostając stałe w całym systemie, rzeczy takie jak temperatura i ciśnienie dostarczają informacji o tym, jak coś zużywa energię i wykonuje pracę. Te właściwości służą do ustalenia pytań, takich jak ilość pracy, jaką może wykonać dana maszyna lub ilość energii potrzebnej do przyspieszenia reakcji chemicznej w przemyśle. Można je wykorzystać do zaklasyfikowania systemu jako otwarty lub zamknięty, w zależności od tego, czy zarówno materia, jak i energia mogą wpływać i wychodzić z niego.
Ciepło, które musi zostać wprowadzone do systemu, i praca, którą należy wykonać, aby zwiększyć jego energię wewnętrzną, są właściwościami termodynamicznymi. Energia może być przenoszona przez ciepło między obiektami o różnych temperaturach. Spontaniczne przenoszenie ciepła występuje, gdy ciepło przenosi się z ciała o wyższej temperaturze w kierunku chłodniejszego obiektu, podczas gdy ruch wsteczny wymaga pracy. Energia swobodna jest miarą tego, ile energii systemu termodynamicznego można wykorzystać do pracy, natomiast entropia mierzy ilość energii utraconej, zmarnowanej lub w inny sposób niewykorzystanej.
Temperatura termodynamiczna jest ważną właściwością, ponieważ pozwala naukowcom i inżynierom obliczyć bezwzględną temperaturę obiektu. Jest to miara utraty i pochłaniania ciepła przez system, które razem reprezentują występującą w nim wymianę energii. Ponieważ termodynamika jest dziedziną nauki zajmującą się wymianą i konwersją energii, ta właściwość jest niezbędna do opisania stanu układu. Mówi się, że właściwości takie jak temperatura są intensywne, ponieważ są niezależne od wielkości danego systemu, w przeciwieństwie do objętości lub ciśnienia, które różnią się w zależności od wielkości obiektu.
Inżynierowie i chemicy wykorzystują właściwości termodynamiczne do budowy silników i planowania reakcji chemicznych, które maksymalizują efektywne wykorzystanie energii cieplnej. Zasady termodynamiczne zostały częściowo odkryte podczas rewolucji przemysłowej podczas poszukiwań wydajniejszych maszyn, zwłaszcza tych w elektrowniach napędzanych parą. Ten wczesny nacisk na zastosowane naukowe wykorzystanie właściwości termodynamicznych doprowadził do wielu praktycznych odkryć. Przykład praktycznej wartości tej informacji znajduje się w konstrukcji wymienników ciepła, takich jak grzejniki samochodowe, które pośredniczą w przekazywaniu energii cieplnej z jednego obiektu do drugiego.