열역학 - 개념, 법칙 및 열역학 시스템

열역학이 무엇인지, 열역학 시스템이 무엇으로 구성되어 있는지 설명합니다. 또한 열역학 법칙은 무엇입니까?

에너지는 열이나 일의 형태로만 한 시스템에서 다른 시스템으로 교환될 수 있습니다.

열역학이란 무엇입니까?

열역학(그리스어 보온병 , "열" 및 발전기 , "힘, 힘"에서 유래)은 열 및 기타 유사한 형태의 에너지의 기계적 작용을 연구 하는 물리학 의 한 분야 입니다 . 그의 연구는 엔트로피 , 내부 에너지 또는 부피 와 같은 광범위한 변수에 주목하면서 과학적 방법 과 연역적 추론을 통해 물체를 실제 거시적 시스템으로 접근합니다 . 뿐만 아니라 다른 유형의 규모 중에서 온도 , 압력 또는 화학적 전위 와 같은 비광범위한 변수도 포함됩니다 .

그러나 열역학은 연구하는 크기에 대한 해석을 제공하지 않으며 연구 대상은 항상 평형 상태에 있는 시스템 , 즉 시스템에 작용하는 외부 힘이 아니라 내부 요소에 의해 특성이 결정되는 시스템입니다. . 이러한 이유로 에너지는 열 이나 일의 형태로만 한 시스템에서 다른 시스템으로 교환될 수 있다고 간주됩니다 .

열역학에 대한 공식적인 연구는 1650년 독일의 물리학자이자 법학자인 오토 폰 게리케(Otto von Guericke) 덕분에 시작되었습니다 . 그는 최초의 진공 펌프를 설계하고 제작했으며, "자연은 진공을 싫어한다"는 아리스토텔레스의 격언을 응용으로 반박했습니다. 이 발명 이후 과학자 로버트 보일(Robert Boyle)과 로버트 훅( Robert Hooke)은 시스템을 완성하고 압력, 온도 및 부피 사이의 상관 관계를 관찰했습니다. 그리하여 열역학의 원리가 탄생했습니다.

참조: 비열

열역학 시스템

개방형 시스템은 환경과 에너지 및 물질을 교환합니다.

열역학 시스템은 연구 목적을 위해 개념적으로 나머지 부분과 격리되어 자율적으로 이해하려고 시도하는 우주의 일부로 이해됩니다 . 에너지가 변화하거나 보존되는 방식과 동시에 환경 또는 기타 유사한 시스템(있는 경우)과 물질 및/또는 에너지가 교환되는 방식을 기록해 두십시오. 그러므로 이것은 열역학을 연구하는 방법이다.

이러한 시스템의 주요 분류 기준은 환경으로부터의 격리 정도에 따라 다음을 구별합니다.

• 개방형 시스템. 대부분의 알려진 시스템이 일상 생활에서 하는 것처럼 에너지와 물질을 환경과 자유롭게 교환하는 시스템입니다. 예: 자동차. 연료를 공급하면 가스 와 열이 환경으로 반환됩니다 .

• 폐쇄형 시스템. 환경과 에너지를 교환하지만 중요하지 않은 것. 이는 캔과 같이 내용물이 변하지 않지만  시간이 지남에 따라 열을 잃어 주변 공기로 방출되는 밀폐된 용기에서 발생하는 현상입니다.

• 격리된 시스템. 어느 정도 환경과 에너지나 물질을 교환하지 않는 것입니다. 물론 완벽하게 단열된 시스템은 없지만 어느 정도는 있습니다. 뜨거운 물을 담은 보온병은 잠시 동안 단열 상태를 유지하기에 충분할 정도로 온도를 유지합니다.

열역학 법칙

"영의 법칙"은 논리적으로 다음과 같이 표현됩니다. A = C이고 B = C이면 A = B입니다.

열역학은 이 분야 의 역사를 통틀어 다양한 과학자들이 공식화한 네 가지 기본 원리 또는 법칙에 의해 확립된 내용에 의해 지배됩니다 . 이러한 원칙이나 법칙은 다음과 같습니다.

• 첫 번째 원리 또는 에너지 보존 법칙 . 이는 환경으로부터 분리된 물리적 시스템의 에너지 총량은 비록 한 형태의 에너지에서 다른 많은 형태의 에너지로 변환될 수 있지만 항상 동일하다는 사실을 입증합니다. 간단히 말해서: "에너지는 생성되거나 파괴될 수 없으며 단지 변형될 뿐입니다."

• 세 번째 원리, 즉 절대 영도의 법칙. 이는 절대 영도에 도달한 시스템의 엔트로피가 항상 명확한 상수임을 나타냅니다. 이는 절대 영도(-273.15°C 또는 0K)에 도달하면 물리적 시스템의 프로세스가 멈추고 엔트로피는 일정한 최소값을 갖는다는 것을 의미합니다.

• 영의 원리 또는 열평형의 법칙. 이것은 마지막으로 가정되었지만 그것이 확립한 기본적이고 근본적인 계율이 다른 세 가지 법칙보다 우선하기 때문에 "제0법칙"이라고 불립니다. 이는 "두 시스템이 세 번째 시스템과 독립적으로 열 평형 상태 에 있다면 서로 열 평형 상태에 있어야 한다"고 지시합니다.

추가 정보: 열역학 법칙

화학 열역학

화학 열역학은 열과 일, 화학 반응 사이의 상관 관계에 초점을 맞춘 별도의 연구 분야로 , 모두 열역학 원리 내에 구성되어 있습니다. 즉, 화학 에너지가 포함되는 방식을 지배하는 소위 "기본 깁스 방정식"을 얻기 위해 열역학 법칙, 특히 처음 두 법칙을 물질과 화합물 사이의 반응 세계에 적용하는 것입니다. 다양한 화합물이 변화하고 전달되는 방식 또는 자발적인 반응이 발생할 때마다 우주 의 엔트로피 정도가 증가하는 방식 .