822 matches
-
să se afle în "echilibru termodinamic" este necesar (dar în general nu și suficient) ca lumea înconjurătoare cu care se află în contact să ofere condiții neschimbate în timp. Următoarea constatare, de natură experimentală, este numită uneori "principiul zero al termodinamicii:" Se numește transformare orice schimbare a stării unui sistem. Un interes teoretic deosebit îl prezintă transformările care conduc de la o "stare inițială" de echilibru la o "stare finală" de echilibru, trecând printr-o înșiruire continuă de "stări intermediare" de echilibru
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
stare finală" de echilibru, trecând printr-o înșiruire continuă de "stări intermediare" de echilibru. Întrucât orice schimbare de stare se petrece într-un timp finit, astfel de transformări nu pot fi realizate, riguros, în realitate. Dar, conform principiului zero al termodinamicii, dacă transformarea se produce suficient de lent, ea se poate apropia oricât de mult de acest model ideal. Astfel de transformări se numesc "cvasistatice", pentru a indica faptul că ele sunt o înșiruire de stări de echilibru; dacă este posibilă
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
nu este o mărime de stare, ci o funcție de transformare a cărei valoare depinde, în general, de stările inițială și finală respectiv de curba formula 12 delimitată de punctele formula 17 și formula 18 O serie de experimente esențiale pentru fundamentarea teoretică a termodinamicii au fost efectuate asupra unor sisteme separate de lumea înconjurătoare printr-un "înveliș adiabatic". Un asemenea înveliș are însușirea că, odată aplicat unui sistem aflat în echilibru termodinamic, starea acestui sistem poate fi schimbată numai prin efectuarea de lucru mecanic
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
poate fi schimbată numai prin efectuarea de lucru mecanic de către forțe acționând din exterior asupra sistemului. O transformare a unui sistem închis în înveliș adiabatic se numește "transformare adiabatică". Sinteza rezultatelor experimentelor amintite constituie formularea clasică a "principiului întâi al termodinamicii": Conform unei teoreme fundamentale din geometria diferențială, rezultă că lucrul mecanic formula 22 produs într-o transformare adiabatică de la o stare inițială formula 17 la o stare finală formula 24 este independent de stările intermediare (curba formula 25) și există o funcție formula 26 astfel încât
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
Mărimea definită prin relația se numește "cantitatea de căldură" transferată sistemului (primită sau cedată) în cursul transformării. Rearanjând termenii, se poate scrie ceea ce, în cazul unei transformări infinitezimale, devine Relațiile (8) și (9) sunt expresii matematice ale "principiului întâi al termodinamicii" în forma sa generală: Așadar, lucrul mecanic și cantitatea de căldură sunt "forme ale schimbului de energie" între un sistem și lumea înconjurătoare. Măsurarea cantității de căldură face obiectul calorimetriei. Metodele calorimetrice deduc cantitatea de căldură schimbată cu exteriorul de
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
a fi egală cu variația unei alte funcții de stare, numită "entalpie", care este legată de energie prin relația: Existența schimbului de căldură arată că starea unui sistem termodinamic nu este complet caracterizată de variabilele mecanice formula 40 principiul întâi al termodinamicii indică existența unei noi variabile de stare, energia internă, măsurabilă prin metode calorimetrice. În practică este preferată o altă variabilă, care exprimă cantitativ senzațiile familiare de „cald” și „rece”. Este vorba despre "temperatură", care poate fi definită empiric pe baza
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
nici cu exteriorul, nici între subsisteme; nu există schimb de căldură cu exteriorul, dar subsistemele pot schimba căldură între ele. Se zice că cele două subsisteme se află în contact termic; iar dacă s-a stabilit, conform principiului zero al termodinamicii, echilibrul termodinamic, se zice că cele două subsisteme se află în "echilibru termic". S-a dovedit în mod empiric corectitudinea următorului enunț, numit "principiul tranzitivității echilibrului termic": Din aceste considerații rezultă pe cale deductivă că, pentru orice sistem aflat în echilibru
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
mecanice, și alegând ca nouă variabilă temperatura, mai intuitivă și mai ușor accesibilă măsurătorii decât energia internă, relațiile (2) devin ele se numesc ecuații de stare "termice". Relația (6), completată și ea cu variabila temperatură, devine ecuația de stare "calorică" Termodinamica nu poate stabili forma acestor "ecuații de stare" (sau "ecuații caracteristice"), care determină complet proprietățile sistemului în stări de echilibru termodinamic. În aplicații, ele sunt determinate experimental. Mecanica statistică le poate calcula, în principiu, dacă este cunoscută structura microscopică a
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
se numește "monotermă", "bitermă" sau "politermă", după numărul de surse de căldură; sunt imaginabile și transformări în care se schimbă căldură cu o infinitate de surse de căldură ale căror temperaturi variază continuu. Formularea primară a "principiului al doilea al termodinamicii" este echivalentă cu constatarea experimentală că nu poate exista o mașină termică cu o singură sursă de căldură: Cazul unei transformări ciclice biterme reversibile poate fi redus la precedentul printr-un artificiu: sistemului considerat A i se adaugă un al
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
doilea sistem B, ambele sisteme fiind supuse unor transformări ciclice reversibile repetate care sunt ajustate astfel ca sistemul rezultat prin reunirea celor două subsisteme să sufere o transformare ciclică monotermă. Concluzia este o formulare modificată a principiului al doilea al termodinamicii: Notând cu formula 51 și formula 52 temperaturile termostatelor, iar cu formula 53 și formula 54 cantitățile de căldură respective, avem așadar unde funcția formula 57 nu depinde de natura sistemului. Mașina termică bitermă reversibilă descrisă poartă numele istoric de "mașină Carnot", ea funcționând după
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
și mărginită (nu se poate anula și nu poate deveni infinită) de temperatura formula 62 definită până la o constantă multiplicativă pozitivă. Ea definește așadar o scară de temperatură. Odată fixat prin convenție factorul multiplicativ, temperatura definită prin relația se numește "temperatura termodinamică" sau "temperatura absolută" corespunzătoare temperaturii empirice formula 65 Introducând temperaturile absolute formula 66 și formula 67 ale termostatelor cu care se schimbă cantitățile de căldură formula 53 și formula 54 într-o transformare ciclică bitermă reversibilă, relația (14) poate fi rescrisă ca Acest rezultat se
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
transformare ciclică bitermă reversibilă, relația (14) poate fi rescrisă ca Acest rezultat se generalizeză la cazul unei transformări ciclice politerme "reversibile" cu formula 72 surse de căldură sub forma numită "egalitatea lui Clausius". Conform formulării primare a principiului al doilea al termodinamicii, într-o transformare ciclică monotermă ireversibilă cantitatea de căldură primită de sistem este strict negativă. Pe de altă parte, o transformare complexă care conține atât porțiuni reversibile cât și porțiuni ireversibile este, în ansamblu, ireversibilă. Pornind de la aceste constatări se
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
și reprezintă variația funcției între starea inițială și starea finală: Aplicând același raționament în cazul unei transformări ireversibile, se obține, pe baza inegalității lui Clausius (19): Utilizând noțiunea de entropie, se poate da o formulare generală principiului al doilea al termodinamicii: În ecuațiile caracteristice (12) și (13), transcrise acum în scara termodinamică de temperatură, variabilele de stare independente sunt temperatura și variabilele de poziție. Dar alegerea variabilelor independente utilizate pentru caracterizarea stărilor de echilibru poate fi schimbată, după necesitățile problemei; acest
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
același raționament în cazul unei transformări ireversibile, se obține, pe baza inegalității lui Clausius (19): Utilizând noțiunea de entropie, se poate da o formulare generală principiului al doilea al termodinamicii: În ecuațiile caracteristice (12) și (13), transcrise acum în scara termodinamică de temperatură, variabilele de stare independente sunt temperatura și variabilele de poziție. Dar alegerea variabilelor independente utilizate pentru caracterizarea stărilor de echilibru poate fi schimbată, după necesitățile problemei; acest lucru se realizează în termodinamică printr-o schimbare simultană de variabile
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
și (13), transcrise acum în scara termodinamică de temperatură, variabilele de stare independente sunt temperatura și variabilele de poziție. Dar alegerea variabilelor independente utilizate pentru caracterizarea stărilor de echilibru poate fi schimbată, după necesitățile problemei; acest lucru se realizează în termodinamică printr-o schimbare simultană de variabile independente și de funcție numită "transformare Legendre". Efectuând o transformare Legendre asupra perechilor de variabile formula 100 sau/și formula 101 se rearanjează expresia diferențială (obținută combinând formulele (9), (4) și (21)) după diferențialele noilor variabile
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
și formula 101 se rearanjează expresia diferențială (obținută combinând formulele (9), (4) și (21)) după diferențialele noilor variabile, identificând astfel noua funcție. Această funcție este un "potențial termodinamic": derivatele ei parțiale furnizează noile ecuații caracteristice (termică și calorice). Unele tratate de termodinamică folosesc termenul de "funcție termodinamică" pentru desemnarea potențialului termodinamic. Potențialele termodinamice utilizate curent sunt enumerate mai jos, împreună cu diferențialele lor totale și ecuațiile caracteristice care derivă din ele. Parametrizările de mai jos ale cantității de căldură schimbată într-o transformare
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
diferențială (obținută combinând formulele (9), (4) și (21)) după diferențialele noilor variabile, identificând astfel noua funcție. Această funcție este un "potențial termodinamic": derivatele ei parțiale furnizează noile ecuații caracteristice (termică și calorice). Unele tratate de termodinamică folosesc termenul de "funcție termodinamică" pentru desemnarea potențialului termodinamic. Potențialele termodinamice utilizate curent sunt enumerate mai jos, împreună cu diferențialele lor totale și ecuațiile caracteristice care derivă din ele. Parametrizările de mai jos ale cantității de căldură schimbată într-o transformare elementară reversibilă definesc proprietăți ale
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
în (35) se numesc "potențiale chimice" ale componentelor respective. În acest formalism masele componentelor apar ca variabile de poziție, potențialele chimice asociate apar ca variabile de forță, iar contribuția schimbului de substanță formula 132 are aspectul unui lucru mecanic. Aplicațiile în "termodinamica chimică" și "" sunt numeroase, la procese ca tranziții de fază sau reacții chimice. Prin definiție, un sistem aflat într-o stare de echilibru va rămâne în această stare un timp indefinit, dacă nu se schimbă condițiile exterioare. Dacă aceste condiții
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
exterioare. Dacă aceste condiții se schimbă, echilibrul va fi perturbat și sistemul va începe o transformare care, după un timp suficient de lung, se va termina într-o nouă stare de echilibru, compatibil cu noile condiții. Dacă transformarea este ireversibilă, termodinamica nu-i poate descrie desfășurarea, fiindcă stările intermediare nu sunt stări de echilibru. Dată o stare inițială formula 133 termodinamica poate doar indica unele caracteristici ale stării finale formula 134 compatibilă cu noile condiții de echilibru. Aceste exemple arată cât de importantă
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
timp suficient de lung, se va termina într-o nouă stare de echilibru, compatibil cu noile condiții. Dacă transformarea este ireversibilă, termodinamica nu-i poate descrie desfășurarea, fiindcă stările intermediare nu sunt stări de echilibru. Dată o stare inițială formula 133 termodinamica poate doar indica unele caracteristici ale stării finale formula 134 compatibilă cu noile condiții de echilibru. Aceste exemple arată cât de importantă este precizarea condițiilor în care are loc o transformare ireversibilă. Afirmația „într-un proces ireversibil entropia sistemului crește” induce
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
fi mai mare decât entropia stării inițiale numai dacă transformarea este adiabatică. Iar formulări de genul „entropia Universului crește” sunt fundamental greșite, întrucât Universul, care nu poate fi delimitat precis, nu este un sistem termodinamic. Din principiul al doilea al termodinamicii rezultă că, în transformări în care variabilele de poziție rămân constante, ca și în transformări în care variabilele de forță rămân constante, entropia este o funcție monoton crescătoare de temperatura absolută. Conform unei teoreme elementare din analiza matematică, atunci când, în
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
o valoare finită, aceasta este independentă de celelalte variabile de stare și, întrucât entropia este definită până la o constantă aditivă, ea poate fi aleasă zero prin convenție. Afirmația că acesta este cazul, pentru orice sistem, constituie "principiul al treilea al termodinamicii": Rezultă de aici comportarea câtorva mărimi termodinamice atunci când temperatura tinde către zero absolut:
Termodinamică () [Corola-website/Science/297677_a_299006]
-
acestora sunt examinate prin toate părțile spectrulul electromagnetic și printre proprietățile examinate se află lumina, densitatea, temperatura și compoziția chimică. Deoarece astrofizica este un subiect foarte larg, astrofizicienii aplică de obieci multe discipline ale fizicii, cum ar afi mecanica, electromagnetismul, termodinamica, mecanica cuantică, relativitatea, fizica nucleară si a particulelor, și fizica atomică și moleculară. În practică, cercetările astronomice moderne implică de multe ori muncă substanțială din domeniile fizicii observaționale si teoretice. Zone foarte evazive de studiu pentru astrofizicieni, care sunt de
Astrofizică () [Corola-website/Science/296578_a_297907]
-
1876), de fizică teoretică la München (1890) și în final la Viena (1895). Marea sa realizare o constituie aplicarea matematicii în studiul fenomenelor fizicii. Astfel, a generalizat legile teoriei cinetice a gazelor cu ajutorul metodelor statistice. În 1877 a completat studiul termodinamicii, luând în considerare structura corpusculară a sistemelor fizice și mișcarea dezordonată a moleculelor și astfel a fundamentat pe cale cinetico-moleculară principiul al doilea al termodinamicii. S-a ocupat cu teoriile lui Maxwell și cu teoriile dialecticii. A stabilit constanta universală în
Ludwig Boltzmann () [Corola-website/Science/298264_a_299593]
-
Astfel, a generalizat legile teoriei cinetice a gazelor cu ajutorul metodelor statistice. În 1877 a completat studiul termodinamicii, luând în considerare structura corpusculară a sistemelor fizice și mișcarea dezordonată a moleculelor și astfel a fundamentat pe cale cinetico-moleculară principiul al doilea al termodinamicii. S-a ocupat cu teoriile lui Maxwell și cu teoriile dialecticii. A stabilit constanta universală în fizică "k" (numită ulterior constanta Boltzmann), egală cu raportul dintre constanta gazelor perfecte, R și numărul de atomi/molecule dintr-un mol (numărul lui
Ludwig Boltzmann () [Corola-website/Science/298264_a_299593]