Termodünaamikast

Termodünaamikast on füüsika ja inseneriteaduste teadusharu, mis uurib energiaga seotud muutusi soojuse ja töö vormis ning nende mõju süsteemi makroskoopilistele omadustele. Uuritakse, kuidas temperatuur, rõhk ja maht omavahel seotud ning kuidas energia muundub üha erinevate vormide vahel.

Olulised mõisted on süsteem ja ümbritsev ning olekufunktsioonid nagu sisemine energia U, entalpia H, entropy S ja Gibbs'i vaba energia G. Protsessid kirjeldatakse muutuste ajal ning eristatakse reversibiliseid ja irreversibiliseid protsesse ning termodünaamilisi tsükleid.

Nullseadus selgitab temperatuuri mõistet ja termilise tasakaalu tekkimist: kaks keha ühendades jõuavad nad lõpuks sama temperatuurini. Esimene seadus säilitab energia: soojus ja töö võivad üksteiseks muunduda, kuid kogu energia jääb konstantseks. Teine seadus kehtib isoleeritud süsteemi kohta: entropia ei saa väheneda ja reaalsed protsessid on irreversibilised; see seadus määrab energiakasutuse piirid ja maksimaalse töö sisendi.

Kolmas seadus käsitleb absoluutset nultemperatuuri: see on saavutamatu piir ja ideaalsetel kristallidel entropia läheneb nullile. Selgitab, miks temperatuur 0 Kelvin ei saavutata lõplikult.

Töö ja rakendused: termodünaamika alus võimaldab hinnata tõhusust ja energiavahetust, näites Carnot-tsüklit, ning analüüsida keemilisi reaktsioone, tööstusprotsesse, mootoreid ja külmutussüsteeme ning Gibbs'i vaba energia tähtsust reageerimise spontaansuse hindamisel.