Back to the topics list

термодинамик

Термодинамикийн танилцуулга

Термодинамик бол дулаан, ажил, температур, тэдгээрийн энерги, цацраг туяа, бодисын физик шинж чанаруудтай харьцдаг физикийн салбар юм. Түүнчлэн дулааны энерги нь бусад төрлийн энергид хэрхэн хувирч, хувирдаг, мөн энэ нь бодист хэрхэн нөлөөлдөг талаар тайлбарладаг. Термодинамикийн салбар нь физик, хими болон бусад шинжлэх ухаан, инженерчлэлийн үндсэн салбар юм.

Термодинамикийн үндсэн ойлголтууд

Термодинамикийн судалгаа нь термодинамикийн тэг, нэгдүгээр, хоёрдугаар, гурав дахь хуулиуд гэж нэрлэгддэг дөрвөн хуулиар зохицуулагддаг цөөн хэдэн үндсэн ойлголтуудыг тойрон эргэлддэг.

• Термодинамикийн 0-р хуульд хэрэв хоёр систем тус бүр гуравдагч системтэй дулааны тэнцвэрт байдалд байгаа бол тэдгээр нь бие биетэйгээ дулааны тэнцвэрт байдалд байна гэж заасан байдаг. Энэ хууль нь температурын тухай ойлголтыг зөвшөөрдөг.
• Термодинамикийн нэгдүгээр хууль буюу энерги хадгалагдах хууль нь тусгаарлагдсан системд энерги үүсгэх эсвэл устгах боломжгүй гэж заасан байдаг. Системийн нийт энерги тогтмол боловч энерги нь хэлбэрээ өөрчилж чаддаг. Математикийн хэллэгээр \(\Delta U = Q - W\) , энд \(\Delta U\) нь системийн дотоод энергийн өөрчлөлт, \(Q\) нь системд нэмэгдсэн дулаан, \(W\) нь системийн хийсэн ажил юм.
• Термодинамикийн 2-р хуульд тусгаарлагдсан системийн нийт энтропи нь цаг хугацааны явцад хэзээ ч буурч чадахгүй бөгөөд зөвхөн бүх үйл явц буцах боломжтой тохиолдолд тогтмол байна гэж заасан байдаг. Энтропи нь систем дэх эмх замбараагүй эсвэл санамсаргүй байдлын хэмжүүр юм. Энэ хууль нь байгалийн үйл явцын чиглэлийг тайлбарлаж, тэдгээрийг эргэлт буцалтгүй болгодог.
• Термодинамикийн 3-р хуульд системийн температур үнэмлэхүй тэг рүү ойртох тусам системийн энтропи хамгийн бага утгад ойртдог гэж заасан байдаг. Энэ хууль нь абсолют тэгийг энтропи хамгийн бага утгад хүрдэг онолын температур гэж ойлгох үндэс суурийг тавьдаг.

Температур ба дулаан

Температур нь систем дэх бөөмсийн дундаж кинетик энергийн хэмжүүр юм. Энэ нь системийн хэмжээнээс хамаардаггүй эрчимтэй өмч юм. Нөгөө талаас дулаан нь өөр өөр температуртай систем эсвэл объектуудын хооронд энерги дамжуулах хэлбэр юм. Дулааны тэнцвэрт байдалд хүрэх хүртэл дулаан нь илүү өндөр температуртай объектоос бага температуртай объект руу урсдаг.

Ажил ба эрчим хүч

Термодинамикийн хувьд ажил гэдэг нь системээс хүрээлэн буй орчинд эсвэл эсрэгээр зайнаас үйлчилдэг хүчний улмаас шилжүүлсэн энергийг хэлнэ. Термодинамикийн нөхцөл дэх энерги нь ажил гүйцэтгэх чадвар бөгөөд кинетик, потенциал, дулааны энерги гэх мэт янз бүрийн хэлбэрээр ирдэг.

Энтропи ба хоёр дахь хууль

Энтропи бол термодинамикийн хоёр дахь хуулийг ойлгох гол ойлголт юм. Энэ нь систем дэх эмх замбараагүй байдал эсвэл санамсаргүй байдлын хэмжээг илэрхийлдэг. Энэ хууль нь үйл явц нь орчлон ертөнцийн нийт энтропийг нэмэгдүүлэх чиглэлд явагддаг болохыг харуулж байна.

Термодинамикийн практик хэрэглээ

Термодинамик нь автомашины хөдөлгүүр, хөргөгч, агааржуулагч, цахилгаан станц, тэр ч байтугай биологийн үйл явцыг ойлгоход хүртэл янз бүрийн салбар, салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

• Автомашины хөдөлгүүрт термодинамикийн зарчмууд нь түлшний химийн энергийг механик ажил болгон хувиргах үйл явцыг зохицуулдаг.
• Хөргөгч болон агааржуулалтын систем нь термодинамикийн зарчмуудыг ашиглан дулааныг байгалийн дулааны урсгалаас ялгаатай нь сэрүүн орчноос дулаан орчинд шилжүүлэхэд ашигладаг.
• Цахилгаан станцууд нь чулуужсан түлш, цөмийн эрчим хүч эсвэл сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийг ашигладаг эсэхээс үл хамааран дулааны энергийг цахилгаан эрчим хүч болгон хувиргах үндсэн зарчмаар ажилладаг.

Дүгнэлт

Термодинамикийг ойлгох нь өдөр тутмын үзэгдэл, янз бүрийн технологийн хэрэглээний үндсэн зарчмуудыг ойлгоход зайлшгүй шаардлагатай. Термодинамик нь яагаад халуун биетээс хүйтэн бие рүү дулаан урсдагийг тайлбарлахаас эхлээд нарийн төвөгтэй цахилгаан станцуудын үйл ажиллагаа, орчлон ертөнцийг удирдах үндсэн хуулиуд хүртэл эрчим хүчний системд дүн шинжилгээ хийх үндэс суурийг бүрдүүлдэг. Дулаан, ажил, температур, эрчим хүчний хоорондын хамаарлыг судалснаар бид шинжлэх ухаан, инженерийн салбаруудад чухал ач холбогдолтой физик ертөнцийн талаарх ойлголтыг олж авдаг. Бид термодинамикийг гүнзгийрүүлэн судлах тусам технологийн дэвшил, байгалийн ертөнцийг илүү сайн ойлгох боломжийг нээж өгдөг.