Ini adalah istilah yang digunakan untuk mencakup serangkaian studi dan eksperimen yang dilakukan berdasarkan hukum fisika, yang menganalisis secara terperinci keseimbangan unsur-unsur terestrial, di samping bagaimana panas dan energi memengaruhi kehidupan di planet dan bahan yang membuatnya. Dari ini, berbagai mesin telah dibuat yang membantu dalam proses industri. Kata ini berasal dari kata Yunani θερμο dan δύναμις, yang berarti "termos" dan "panas."
Apa itu termodinamika?
Definisi termodinamika menunjukkan bahwa ilmu pengetahuanlah yang secara khusus berurusan dengan hukum yang mengatur transformasi energi termal menjadi energi mekanik dan sebaliknya. Ini didasarkan pada tiga prinsip dasar dan memiliki implikasi filosofis yang jelas dan, lebih jauh lagi, mereka memungkinkan perumusan konsep yang berada di antara yang paling luas dalam fisika.
Dalam hal ini, berbagai metode investigasi dan apresiasi terhadap objek yang diperlukan digunakan, seperti besaran yang luas dan tidak luas, studi luas energi internal, komposisi atau volume molar, dan yang kedua, untuk bagiannya, mempelajari tekanan, suhu dan potensi kimia; Meski begitu, besaran lainnya digunakan untuk analisis yang benar.
Apa yang mempelajari termodinamika
Termodinamika mempelajari pertukaran energi termal antara sistem dan fenomena mekanis dan kimia yang terlibat dalam pertukaran tersebut . Dengan cara tertentu, fenomena di mana ada transformasi energi mekanik menjadi energi termal atau sebaliknya, fenomena yang disebut transformasi termodinamika, bertanggung jawab atas penelitian ini.
Ini dianggap sebagai ilmu fenomenologis, karena berfokus pada studi makroskopis benda dan lainnya. Demikian pula, ia menggunakan ilmu lain untuk menjelaskan fenomena yang ingin diidentifikasi dalam objek analisisnya, seperti mekanika statistik. Sistem termodinamika menggunakan beberapa persamaan yang membantu mencampurkan sifat-sifatnya.
Di antara prinsip-prinsip dasarnya dapat ditemukan bahwa energi, yang dapat ditransfer dari satu tubuh ke tubuh lain, melalui panas. Ini diterapkan pada banyak bidang studi seperti teknik, serta berkolaborasi dengan pengembangan motor, mempelajari perubahan fase, reaksi kimia dan lubang hitam .
«> Memuat ...Apa itu sistem termodinamika
Tubuh, atau kumpulan tubuh, di mana transformasi termodinamika berlangsung disebut sistem termodinamika . Studi tentang suatu sistem dilakukan mulai dari negara, yaitu dari kondisi fisiknya pada saat tertentu. Pada tingkat mikroskopis, keadaan ini dapat digambarkan dengan koordinat atau variabel termal, seperti massa, tekanan, suhu, dll., Yang dapat diukur dengan sempurna, tetapi pada tingkat mikroskopis, fraksi (molekul, atom) yang membentuk sistem dan mengidentifikasi set posisi dan kecepatan partikel-partikel ini di mana sifat-sifat mikroskopis akhirnya bergantung.
Selain itu, sistem termodinamika adalah wilayah ruang yang tunduk pada studi yang sedang dilakukan dan yang dibatasi oleh permukaan yang bisa nyata atau imajiner. Wilayah di luar sistem yang berinteraksi dengannya disebut lingkungan sistem. Sistem termodinamika berinteraksi dengan lingkungannya melalui pertukaran materi dan energi.
Permukaan yang memisahkan sistem dari sisa konteksnya disebut dinding, dan menurut karakteristiknya mereka diklasifikasikan menjadi tiga jenis:
Sistem termodinamika terbuka
Ini adalah pertukaran antara energi dan materi.
Sistem termodinamika tertutup
Itu tidak bertukar materi, tetapi ia bertukar energi.
Sistem termodinamika terisolasi
Itu tidak bertukar materi atau energi.
Prinsip termodinamika
Termodinamika memiliki dasar-dasar tertentu yang menentukan jumlah fisik dasar yang mewakili sistem termodinamika. Prinsip-prinsip ini menjelaskan bagaimana perilaku mereka dalam kondisi tertentu dan mencegah munculnya fenomena tertentu.
Suatu benda dikatakan berada dalam kesetimbangan termal ketika panas yang diterima dan dipancarkannya adalah sama . Dalam hal ini, suhu semua titiknya adalah dan tetap konstan. Kasus paradoksal kesetimbangan termal adalah besi yang terpapar matahari.
Suhu tubuh ini, begitu keseimbangan tercapai, tetap lebih tinggi daripada lingkungan karena kontribusi energi matahari yang berkesinambungan dikompensasi dengan apa yang dipancarkan dan hilang oleh tubuh dengan konduksi dan konveksinya.
Prinsip nol termodinamika atau hukum nol termodinamika hadir ketika dua benda yang bersentuhan berada pada suhu yang sama setelah kesetimbangan termal tercapai. Dapat dipahami dengan mudah bahwa tubuh yang paling dingin menghangat dan yang paling dingin mendingin, dan dengan demikian aliran panas antara mereka berkurang ketika perbedaan suhu mereka berkurang.
«> Memuat ...Prinsip pertama termodinamika
Prinsip termodinamika pertama adalah prinsip kekekalan energi (dengan tepat dan sesuai dengan teori relativitas energi-materi) yang dengannya ia tidak diciptakan atau dihancurkan, meskipun ia dapat diubah dengan cara ke yang lain.
Generalisasi prinsip energi memungkinkan kita untuk menegaskan bahwa variasi kekuatan internal suatu sistem adalah jumlah dari pekerjaan yang dilakukan dan ditransfer, pernyataan logis dengan menetapkan bahwa kerja dan panas adalah cara mentransfer energi dan tidak itu tidak menciptakan atau menghancurkan dirinya sendiri.
Energi internal suatu sistem dipahami sebagai jumlah dari berbagai energi dan semua partikel yang menyusunnya, seperti: energi kinetik dari terjemahan, rotasi dan getaran, energi ikatan, kohesi, dll.
Prinsip pertama kadang-kadang dinyatakan sebagai ketidakmungkinan keberadaan motif abadi spesies pertama, yaitu kemungkinan menghasilkan pekerjaan tanpa menghasilkan konsumsi energi dengan cara yang dimanifestasikan dengan sendirinya.
Prinsip kedua termodinamika
Prinsip kedua ini berkaitan dengan irreversibilitas peristiwa fisik, terutama ketika perpindahan panas terjadi.
Sejumlah besar fakta eksperimental menunjukkan bahwa transformasi yang terjadi secara alami memiliki makna tertentu, tanpa pernah diamati, yang terjadi secara spontan di arah yang berlawanan.
Prinsip kedua termodinamika merupakan generalisasi dari apa yang diajarkan pengalaman tentang pengertian transformasi spontan. Ini mendukung berbagai formulasi yang sebenarnya setara. Lord Kelvin, ahli fisika dan matematika Inggris, memasukkannya ke dalam istilah-istilah ini pada tahun 1851 "Tidak mungkin untuk melakukan transformasi yang satu-satunya hasil adalah konversi menjadi karya panas yang diekstraksi dari satu sumber suhu seragam"
Ini adalah salah satu hukum termodinamika terpenting dalam fisika; Meskipun mereka dapat dirumuskan dengan banyak cara, mereka semua mengarah pada penjelasan tentang konsep irreversibilitas dan entropi. Fisikawan dan matematikawan Jerman, Rudolf Clausius, menetapkan ketidaksetaraan yang terkait antara suhu sejumlah sumber panas yang sewenang-wenang dan jumlah panas yang diserap oleh mereka, ketika suatu zat melewati proses siklus apa pun, yang dapat dibalik atau tidak dapat diubah, dengan menukar panas dengan sumbernya.
Dalam Pembangkit Listrik Tenaga Air, energi listrik dihasilkan dari energi potensial air yang dibendung. Daya tersebut diubah menjadi energi kinetik ketika air turun melalui pipa dan sebagian kecil energi kinetik ini diubah menjadi gaya kinetik rotasi turbin, yang porosnya solidaritas dengan sumbu induktor dari alternator yang menghasilkan gaya tersebut. listrik.
Prinsip termodinamika pertama memungkinkan kita untuk memastikan bahwa dalam perubahan dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya, tidak ada peningkatan maupun penurunan daya awal, prinsip kedua memberi tahu kita bahwa sebagian dari energi itu akan ditembakkan dalam bentuk panas.
Prinsip ketiga termodinamika
Hukum ketiga dikembangkan oleh ahli kimia Walther Nernst selama tahun 1906-1912, itulah sebabnya sering disebut sebagai teorema Nernst atau postulat Nernst. Prinsip ketiga termodinamika ini mengatakan bahwa entropi sistem nol absolut adalah konstanta yang didefinisikan . Ini karena ada sistem suhu nol dalam kondisi dasarnya, sehingga entropinya ditentukan oleh degenerasi kondisi dasar. Pada tahun 1912, Nernst menetapkan hukum sebagai berikut: "Tidak mungkin dengan prosedur apa pun untuk mencapai isoterm T = 0 dalam sejumlah langkah terbatas"
Proses termodinamika
Dalam konsep termodinamika, proses adalah perubahan yang terjadi dalam suatu sistem yang membawanya dari keadaan awal kesetimbangan ke keadaan keseimbangan akhir. Ini diklasifikasikan menurut variabel yang tetap konstan sepanjang proses.
Suatu proses dapat terjadi dari pencairan es, hingga pengapian campuran udara-bensin untuk melakukan pergerakan piston mesin pembakaran internal.
Ada tiga kondisi yang dapat bervariasi dalam sistem termodinamika: suhu, volume, dan tekanan. Proses termodinamika dipelajari dalam gas, karena cairan tidak dapat dimampatkan dan tidak ada perubahan volume. Selain itu, karena suhu tinggi, cairan menjadi gas. Dalam padatan, studi termodinamika tidak dilakukan karena tidak dapat tertekan dan tidak ada pekerjaan mekanis pada mereka.
Jenis proses termodinamika
Proses-proses ini diklasifikasikan menurut pendekatan mereka, untuk menjaga salah satu variabel konstan, baik itu suhu, tekanan atau volume. Selain itu, kriteria lain diterapkan, seperti pertukaran energi dan modifikasi semua variabelnya.
Proses isotermal
Proses isotermal adalah semua proses di mana suhu sistem tetap konstan . Ini dilakukan dengan bekerja, sehingga variabel lain (P dan V) berubah seiring waktu.
Proses isobarik
Proses isobarik adalah proses di mana tekanan tetap konstan . Variasi suhu dan volume akan menentukan perkembangannya. Volume dapat berubah dengan bebas ketika suhu berubah.
Proses isokorik
Dalam proses isokorik volume tetap konstan . Itu juga dapat dianggap sebagai yang mana sistem tidak menghasilkan pekerjaan apa pun (W = 0).
Pada dasarnya, mereka adalah fenomena fisik atau kimia yang dipelajari dalam wadah apa pun, apakah dengan agitasi atau tidak.
Proses adiabatik
Proses adiabatik adalah proses termodinamika di mana tidak ada pertukaran panas dari sistem ke luar atau dalam arah yang berlawanan. Contoh dari jenis proses ini adalah yang dapat dilakukan dalam termos minuman.
«> Memuat ...Contoh proses termodinamika
- Contoh proses isokorik: Volume gas dipertahankan secara konstan. Ketika semua jenis perubahan suhu terjadi, itu akan disertai dengan perubahan tekanan. Seperti halnya dengan steam di dalam pressure cooker, ini meningkatkan tekanannya saat memanas.
- Sebagai contoh proses Isotermal: Suhu gas tetap konstan. Saat volume meningkat , tekanan menurun . Misalnya, balon dalam mesin vakum meningkatkan volumenya saat vakum dibuat.
- Sehubungan dengan proses adiabatik: misalnya, kompresi piston dalam pompa inflasi roda sepeda, atau dekompresi cepat dari plunger jarum suntik, yang sebelumnya dikompres dengan lubang outlet terpasang.
