ThermodynamicsFrom Wikipedia, the f

Thermodynamics
From Wikipedia, the free encyclopedia


Annotated color version of the original 1824 Carnot heat engineshowing the hot body (boiler), working body (system, steam), and cold body (water), the letters labeled according to the stopping points in Carnot cycle
Thermodynamics is a branch of physics concerned with heat and temperature and their relation to energy and work. It defines macroscopic variables, such as internal energy, entropy, and pressure, that partly describe a body of matter or radiation. It states that the behavior of those variables is subject to general constraints, that are common to all materials, not the peculiar properties of particular materials. These general constraints are expressed in the four laws of thermodynamics. Thermodynamics describes the bulk behavior of the body, not the microscopic behaviors of the very large numbers of its microscopic constituents, such as molecules. Its laws are explained by statistical mechanics, in terms of the microscopic constituents.
Thermodynamics applies to a wide variety of topics in science and engineering.
Historically, thermodynamics developed out of a desire to increase the efficiency and power output of early steam engines, particularly through the work of French physicist Nicolas Léonard Sadi Carnot (1824) who believed that the efficiency of heat engines was the key that could help France win the Napoleonic Wars.[1] Irish-born British physicist Lord Kelvin was the first to formulate a concise definition of thermodynamics in 1854:[2]
"Thermo-dynamics is the subject of the relation of heat to forces acting between contiguous parts of bodies, and the relation of heat to electrical agency."
Initially, thermodynamics, as applied to heat engines, was concerned with the thermal properties of their 'working materials' such as steam, in an effort to increase the efficiency and power output of engines. Thermodynamics later expanded to the study of energy transfers in chemical processes, for example to the investigation, published in 1840, of the heats of chemical reactions[3] byGermain Hess, which was not originally explicitly concerned with the relation between energy exchanges by heat and work. From this evolved the study ofChemical thermodynamics and the role of entropy in chemical reactions.[4][5][6][7][8][9][10][11][12]
Contents
Introduction[edit]
The plain term 'thermodynamics' refers to a macroscopic description of bodies and processes.[13] "Any reference to atomic constitution is foreign to classical thermodynamics."[14] The qualified term 'statistical thermodynamics' refers to descriptions of bodies and processes in terms of the atomic constitution of matter, mainly described by sets of items all alike, so as to have equal probabilities.
Thermodynamics arose from the study of two distinct kinds of transfer of energy, as heat and as work, and the relation of those to the system's macroscopic variables of volume, pressure and temperature.[15][16]
Thermodynamic equilibrium is one of the most important concepts for thermodynamics.[17] The temperature of a thermodynamic system is well defined, and is perhaps the most characteristic quantity of thermodynamics. As the systems and processes of interest are taken further from thermodynamic equilibrium, their exact thermodynamical study becomes more difficult. Relatively simple approximate calculations, however, using the variables of equilibrium thermodynamics, are of much practical value. In many important practical cases, as in heat engines or refrigerators, the systems consist of many subsystems at different temperatures and pressures. In practice, thermodynamic calculations deal effectively with these complicated dynamic systems provided the equilibrium thermodynamic variables are nearly enough well-defined.
Central to thermodynamic analysis are the definitions of the system, which is of interest, and of its surroundings.[8][18] The surroundings of a thermodynamic system consist of physical devices and of other thermodynamic systems that can interact with it. An example of a thermodynamic surrounding is a heat bath, which is held at a prescribed temperature, regardless of how much heat might be drawn from it.
There are three fundamental kinds of physical entities in thermodynamics,states of a system, thermodynamic processes of a system, and thermodynamic operations. This allows two fundamental approaches to thermodynamic reasoning, that in terms of states of a system, and that in terms of cyclic processes of a system.
A thermodynamic system can be defined in terms of its states. In this way, a thermodynamic system is a macroscopic physical object, explicitly specified in terms of macroscopic physical and chemical variables that describe its macroscopic properties. The macroscopic state variables of thermodynamics have been recognized in the course of empirical work in physics and chemistry.[9]
A thermodynamic operation is an artificial physical manipulation that changes the definition of a system or its surroundings. Usually it is a change of the permeability or some other feature of a wall of the system,[19] that allows energy (as heat or work) or matter (mass) to be exchanged with the environment. For example, the partition between two thermodynamic systems can be removed so as to produce a single system. A thermodynamic operation usually leads to a thermodynamic process of transfer of mass or energy that changes the state of the system, and the transfer occurs in natural accord with the laws of thermodynamics. Thermodynamic operations are not the only initiators of thermodynamic processes. Also of course changes in the intensive or extensive variables of the surroundings can initiate thermodynamic processes.
A thermodynamic system can also be defined in terms of the cyclic processes that it can undergo.[20] A cyclic process is a cyclic sequence of thermodynamic operations and processes that can be repeated indefinitely often without changing the final state of the system.
For thermodynamics and statistical thermodynamics to apply to a system subjected to a process, it is necessary that the atomic mechanisms of the process fall into one of two classes:
• those so rapid that, in the time frame of the process of interest, the atomic states effectively visit all of their accessible range, bringing the system to its state of internal thermodynamic equilibrium; and
• those so slow that their progress can be neglected in the time frame of the process of interest.[21][22]
The rapid atomic mechanisms represent the internal energy of the system. They mediate the macroscopic changes that are of interest for thermodynamics and statistical thermodynamics, because they quickly bring the system near enough to thermodynamic equilibrium. "When intermediate rates are present, thermodynamics and statistical mechanics cannot be applied."[21] Such intermediate rate atomic processes do not bring the system near enough to thermodynamic equilibrium in the time frame of the macroscopic process of interest. This separation of time scales of atomic processes is a theme that recurs throughout the subject.
For example, classical thermodynamics is characterized by its study of materials that have equations of state or characteristic equations. They express equilibrium relations between macroscopic mechanical variables and temperature and internal energy. They express the constitutive peculiarities of the material of the system. A classical material can usually be described by a function that makes pressure dependent on volume and temperature, the resulting pressure being established much more rapidly than any imposed change of volume or temperature.[23][24][25][26]
The present article takes a gradual approach to the subject, starting with a focus on cyclic processes and thermodynamic equilibrium, and then gradually beginning to further consider non-equilibrium systems.
Thermodynamic facts can often be explained by viewing macroscopic objects as assemblies of very many microscopic oratomic objects that obey Hamiltonian dynamics.[8][27][28] The microscopic or atomic objects exist in species, the objects of each species being all alike. Because of this likeness, statistical methods can be used to account for the macroscopic properties of the thermodynamic system in terms of the properties of the microscopic species. Such explanation is calledstatistical thermodynamics; also often it is referred to by the term 'statistical mechanics', though this term can have a wider meaning, referring to 'microscopic objects', such as economic quantities, that do not obey Hamiltonian dynamics.[27]
History[edit]


The thermodynamicists representative of the original eight founding schools of thermodynamics. The schools with the most-lasting effect in founding the modern versions of thermodynamics are the Berlin school, particularly as established in Rudolf Clausius’s 1865 textbook The Mechanical Theory of Heat, the Vienna school, with the statistical mechanics of Ludwig Boltzmann, and the Gibbsian school at Yale University, American engineer Willard Gibbs' 1876 On the Equilibrium of Heterogeneous Substances launching chemical thermodynamics.
The history of thermodynamics as a scientific discipline generally begins with Otto von Guericke who, in 1650, built and designed the world's first vacuum pump and demonstrated a vacuum using his Magdeburg hemispheres. Guericke was driven to make a vacuum in order to disprove Aristotle's long-held supposition that 'nature abhors a vacuum'. Shortly after Guericke, the physicist and chemist Robert Boyle had learned of Guericke's designs and, in 1656, in coordination with scientist Robert Hooke, built an air pump.[29] Using this pump, Boyle and Hooke noticed a correlation betweenpressure, temperature, and volume. In time, Boyle's Law was formulated, stating that for a gas at constant temperature, its pressure and volume are inversely proportional. In 1679, based on these concepts, an associate

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

อุณหพลศาสตร์
จากวิกิพีเดีย สารานุกรมฟรี


Annotated สีรุ่น 1824 เดิม Carnot ความร้อน engineshowing ร่างกายร้อน (บอยเลอร์), ร่างกายทำงาน (ระบบ อบไอน้ำ), และอุ่นร่างกาย (น้ำ), ตัวอักษรติดป้ายตามจุดหยุดในวัฏจักร Carnot
อุณหพลศาสตร์เป็นสาขาของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับความร้อน และอุณหภูมิ และความสัมพันธ์กับพลังงานและการทำงาน กำหนด macroscopic ตัวแปร เช่นพลังงานภายใน เอนโทรปี และความ ดัน ที่อธิบายเนื้อหาของเรื่องหรือรังสีบางส่วน ระบุว่า พฤติกรรมของตัวแปรเหล่านั้นมีข้อจำกัดทั่วไป ทั่วไปวัสดุทั้งหมด ไม่คุณสมบัติเฉพาะของวัสดุเฉพาะ ข้อจำกัดเหล่านี้ทั่วไปจะแสดงในกฎหมายสี่ของอุณหพลศาสตร์ อุณหพลศาสตร์อธิบายลักษณะการทำงานเป็นกลุ่มของร่างกาย ไม่กล้องจุลทรรศน์พฤติกรรมจำนวน constituents ของกล้องจุลทรรศน์ เช่นโมเลกุลขนาดใหญ่มาก กฎหมายที่อธิบาย โดยควอนตัม ในการกล้องจุลทรรศน์ constituents.
อุณหพลศาสตร์ใช้กับหัวข้อในวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมที่หลากหลาย
ประวัติ อุณหพลศาสตร์พัฒนาจากความต้องการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและผลผลิตพลังงานของต้นเพลิง โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านการทำงานของ physicist ฝรั่งเศสนิโค Léonard เล Carnot (1824) ที่เชื่อว่า ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนคือ คีย์ที่ช่วยให้ฝรั่งเศสชนะสงครา[1] ไอริชเกิดอังกฤษ physicist ลอร์ดเคลวินเป็นคนแรกเพื่อกำหนดคำจำกัดความที่กระชับของอุณหพลศาสตร์ใน 1854: [2]
"เทอร์โม dynamics เป็นเรื่องของความสัมพันธ์ของความร้อนการทำหน้าที่ระหว่างส่วนต่อเนื่องของร่างกาย และความสัมพันธ์ของความร้อนการไฟฟ้าหน่วยกองกำลัง"
ตอนแรก อุณหพลศาสตร์ ที่ใช้กับเครื่องยนต์ความร้อน เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติความร้อนวัสดุของพวกเขา' ทำงาน' เช่นอบไอน้ำ ในความพยายามที่จะเพิ่มประสิทธิภาพและผลผลิตพลังงานของเครื่องยนต์ ภายหลังขยายการศึกษาของการส่งพลังงานในกระบวนการทางเคมี การตรวจสอบ ตัวอย่างประกาศใน 1840 ของ heats ของปฏิกิริยาเคมี [3] byGermain Hess อุณหพลศาสตร์ ซึ่งไม่เดิมอย่างชัดเจนเกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์ระหว่างการแลกเปลี่ยนพลังงาน โดยความร้อนและทำงาน จากนี้พัฒนาอุณหพลศาสตร์ ofChemical ศึกษาและบทบาทของ entropy ในปฏิกิริยาเคมี[4][5][6][7][8][9][10][11][12]
เนื้อหา
แนะนำ [แก้ไข]
คำธรรมดา 'อุณหพลศาสตร์' หมายถึงคำอธิบาย macroscopic ของร่างกายและกระบวนการ[13] "ใด ๆ อ้างอิงถึงอะตอมรัฐธรรมนูญไม่ต่างกับอุณหพลศาสตร์คลาสสิก"[14] มีคำว่า "อุณหพลศาสตร์สถิติ' อ้างอิงถึงคำอธิบายเนื้อหาและกระบวนการในรัฐธรรมนูญอะตอมของสสาร ส่วนใหญ่อธิบายชุดของสินค้าทั้งหมดเหมือนกัน เพื่อมีกิจกรรมเท่านั้น
อุณหพลศาสตร์ที่เกิดจากการศึกษาของสองชนิดที่แตกต่างกันของพลังงาน การโอน ความร้อน และ เป็นการทำงาน และความสัมพันธ์กับตัวแปรของปริมาตร แรงดัน และอุณหภูมิของระบบ macroscopic[15][16]
สมดุลทางอุณหพลศาสตร์เป็นหนึ่งแนวคิดที่สำคัญที่สุดสำหรับอุณหพลศาสตร์[17] อุณหภูมิของขอบเขตที่กำหนดไว้ และปริมาณมากที่สุดลักษณะของอุณหพลศาสตร์อาจจะเป็น เป็นระบบและกระบวนการน่าสนใจถูกนำหวสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ การศึกษา thermodynamical แน่นอนกลายเป็นยาก ค่อนข้างง่ายโดยประมาณคำนวณ อย่างไรก็ตาม โดยใช้ตัวแปรของอุณหพลศาสตร์สมดุล มีค่ามากจริง ในหลายสำคัญปฏิบัติกรณี ในเครื่องยนต์ความร้อนหรือตู้เย็น ระบบประกอบด้วยหลายย่อยที่แตกต่างกันอุณหภูมิและแรงดัน ในทางปฏิบัติ คำนวณขอบจัดการได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยระบบพลวัตความซับซ้อนเหล่านี้ มีตัวแปรทางอุณหพลศาสตร์สมดุลได้เกือบพอดีกำหนด.
กลางการวิเคราะห์ทางอุณหพลศาสตร์มีคำนิยามของระบบ ที่ น่าสนใจ และสภาพแวดล้อม[8][18] ล้อมเป็นขอบเขตประกอบด้วยอุปกรณ์ทางกายภาพ และระบบทางอุณหพลศาสตร์อื่น ๆ ที่สามารถโต้ตอบกับ อาบน้ำร้อน ซึ่งจัดขึ้นที่อุณหภูมิที่กำหนด ไม่อาจดึงความร้อนเท่าใดจากมัน เป็นตัวอย่างของขอบรอบ
มีพื้นฐานสามชนิดของเอนทิตีที่มีอยู่จริงในอุณหพลศาสตร์ สถานะของระบบ กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ของระบบ และการดำเนินการทางอุณหพลศาสตร์ ให้สองวิธีพื้นฐานในขอบด้าน ในอเมริกาของระบบ และในกระบวนการวัฏจักรของการระบบ
สามารถกำหนดขอบเขตในแง่ของอเมริกาได้ ด้วยวิธีนี้ ขอบเขตเป็นวัตถุทางกายภาพ macroscopic ระบุอย่างชัดเจนใน macroscopic ทางกายภาพ และทางเคมีตัวแปรที่อธิบายคุณสมบัติของ macroscopic รับตัวแปรรัฐ macroscopic ของอุณหพลศาสตร์ในหลักสูตรงานประจักษ์ในสาขาฟิสิกส์และเคมี[9]
การดำเนินการทางอุณหพลศาสตร์เป็นการจัดการทางกายภาพประดิษฐ์ที่เปลี่ยนคำจำกัดความของระบบหรือสภาพแวดล้อม มักจะเป็นการเปลี่ยนแปลงของ permeability ที่หรือบางคุณลักษณะอื่น ๆ ของผนังของระบบ, [19] ที่ให้พลังงานเป็นความร้อนหรือทำงาน) หรือเรื่อง (มวล) เพื่อแลกกับสิ่งแวดล้อม ตัวอย่าง สามารถลบพาร์ติชันระหว่างสองระบบทางอุณหพลศาสตร์เพื่อผลิตระบบเดียว การดำเนินการทางอุณหพลศาสตร์มักจะนำไปสู่กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ของการถ่ายโอนมวลหรือพลังงานที่เปลี่ยนแปลงสถานะของระบบ และการโอนย้ายเกิดขึ้นในธรรมชาติสอดคล้องกับกฎของอุณหพลศาสตร์ การดำเนินการทางอุณหพลศาสตร์ไม่ initiators เฉพาะของกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ ยังแน่นอนการเปลี่ยนแปลงในตัวแปรแบบเร่งรัด หรืออย่างละเอียดของสภาพแวดล้อมสามารถเริ่มต้นกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์.
ยังสามารถกำหนดขอบเขตในแง่ของกระบวนการวัฏจักรที่สามารถรับได้[20] กระบวนการวัฏจักรคือ ลำดับของการดำเนินการทางอุณหพลศาสตร์และกระบวนการที่สามารถทำซ้ำโดยไม่จำกัดเวลามักจะไม่ มีการเปลี่ยนแปลงสถานะสุดท้ายของระบบ วัฏจักรการ
อุณหพลศาสตร์และอุณหพลศาสตร์สถิติเพื่อใช้กับระบบภายใต้กระบวนการ จำเป็นว่า อะตอมกลไกของกระบวนการแบ่งออกเป็น 2 ชั้นหนึ่ง:
•ผู้นั้นอย่างรวดเร็วว่า ในกรอบเวลาของกระบวนการน่าสนใจ อเมริกาอะตอมมีประสิทธิภาพเยี่ยมชมทั้งหมดช่วงเข้า การนำระบบไปยังสถานะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ภายใน และ
•ที่ช้าดังนั้นที่ความคืบหน้าของพวกเขาสามารถถูกที่ไม่มีกิจกรรมในเวลาที่กำหนดของกระบวนการน่าสนใจ[21][22]
กลไกอะตอมอย่างรวดเร็วแสดงถึงพลังงานภายในระบบ พวกเขาบรรเทา macroscopic การเปลี่ยนแปลงที่น่าสนใจสำหรับอุณหพลศาสตร์อุณหพลศาสตร์สถิติ เนื่องจากพวกเขาอย่างรวดเร็วนำระบบใกล้พอสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ "เมื่อราคากลางปัจจุบัน อุณหพลศาสตร์และกลศาสตร์สถิติไม่สามารถใช้"[21] เช่นอัตรากลางอะตอมกระบวนนำระบบใกล้พอสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ในกรอบเวลาของการ macroscopic น่าสนใจ แบ่งแยกเวลาสมดุลอะตอมกระบวนการนี้เป็นรูปที่เกิดขึ้นอีกตลอดเรื่อง
ตัวอย่าง อุณหพลศาสตร์คลาสสิกมีลักษณะ โดยการศึกษาวัสดุที่มีสมการของสถานะหรือลักษณะสมการ พวกเขาแสดงสมดุลความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรกล macroscopic และอุณหภูมิ และพลังงานภายใน พวกเขาแสดงข้องขึ้นวัสดุระบบ โดยปกติสามารถอธิบายวัสดุคลาสสิก โดยฟังก์ชันที่ทำให้ความดันขึ้นอยู่กับปริมาณ และอุณหภูมิ ความดันได้ถูกก่อตั้งขึ้นอย่างรวดเร็วมากขึ้นกว่าใด ๆ เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิหรือปริมาตร[23][24][25][26]
บทความปัจจุบันใช้วิธีค่อย ๆ หัวข้อ เริ่ม โดยมุ่งเน้นกระบวนการวัฏจักรและสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ แล้ว ค่อย ๆ เริ่มพิจารณาเพิ่มเติม ระบบสมดุลไม่ใช่.
มักจะอธิบายข้อเท็จจริงทางอุณหพลศาสตร์ โดยดู macroscopic วัตถุเป็นส่วนประกอบของวัตถุ oratomic กล้องจุลทรรศน์มากที่ฟัง Hamiltonian dynamics ได้[8][27][28] วัตถุกล้องจุลทรรศน์ หรืออะตอมมีอยู่ในสปีชีส์ วัตถุแต่ละชนิดจะเหมือนกันทั้งหมด เพราะนี้คล้าย สามารถใช้วิธีการทางสถิติให้คุณสมบัติ macroscopic ของขอบเขตในแง่ของคุณสมบัติของสายพันธุ์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ คำอธิบายดังกล่าวมีอุณหพลศาสตร์ calledstatistical ยัง มักจะอ้างอิงคำว่า 'ควอนตัม' ว่าเทอมนี้สามารถมีความหมายกว้าง อ้างถึง 'กล้องจุลทรรศน์วัตถุ' เช่นปริมาณเศรษฐกิจ นอกจากนี้ที่ไม่ปฎิบัติตาม Hamiltonian dynamics[27]
ประวัติ [แก้ไข]


thermodynamicists ตัวแทนของโรงเรียน 8 ก่อตั้งเดิมของอุณหพลศาสตร์ โรงเรียน มีผลนานที่สุดในรุ่นอุณหพลศาสตร์สมัยก่อตั้งเป็นโรงเรียนเบอร์ลิน เหมือนก่อตั้งขึ้นในปี 1865 รูดอล์ฟเคลาซิอุสหนังสือเดอะกลทฤษฎีของความร้อน โรงเรียนเวียนนา กับควอนตัมตัวโบลทซ์มานน์ลุดวิกแห่ง และโรงเรียนมหาวิทยาลัยเยล อเมริกันวิศวกร Willard Gibbs 1876 ในสมดุลของบริการสารเคมีอุณหพลศาสตร์เปิดตัว Gibbsian
ประวัติของอุณหพลศาสตร์เป็นสาขาวิชาการทางวิทยาศาสตร์โดยทั่วไปเริ่มต้น ด้วยออตโตฟอน Guericke ที่ ใน 1650 สร้าง และออกแบบปั๊มสุญญากาศครั้งแรกของโลก และสาธิตสุญญากาศใช้ Magdeburg ฟิลิปดาของเขา Guericke ได้ขับทำสุญญากาศเพื่อพิสูจน์หักล้างของอาริสโตเติลลองถือหลักว่า 'ธรรมชาติเกลียดชังสุญญากาศ' หลังจาก Guericke, physicist และนักเคมีโรเบิร์ตบอยล์ได้เรียนรู้การออกแบบของ Guericke และ 1656 ติดต่อประสานงานกับนักวิทยาศาสตร์โรเบิร์ต Hooke สร้างการปั๊มอากาศ[29] โดยใช้เครื่องสูบน้ำนี้ บอยล์และ Hooke สังเกตความสัมพันธ์ betweenpressure การ อุณหภูมิ และปริมาณ ในเวลา กฎหมายของบอยล์ได้สูตร ระบุสำหรับก๊าซที่อุณหภูมิคง ความดันและปริมาตรเป็นสัดส่วน inversely ใน 1679 ตามแนวคิดเหล่านี้ การรศ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

อุณหพลศาสตร์
จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี


แสดงสีของรุ่นเดิม . engineshowing ร้อนความร้อนการ์โนต์ร่างกาย ( หม้อไอน้ำ ) , การทำงานของร่างกาย ( ระบบไอน้ำ ) และร่างกายเย็น ( น้ำ ) , ตัวอักษรติดป้ายตามจุดแวะในอุณหพลศาสตร์วัฏจักรการ์โนต์
เป็นสาขาของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับความร้อน และอุณหภูมิ และความสัมพันธ์ของงานและพลังงาน .นิยามตัวแปรที่มองเห็นด้วยตาเปล่า เช่น พลังงานภายในเอนโทรปี และความดันที่บางส่วนอธิบายร่างกายของเรื่องหรือรังสี มันระบุว่าพฤติกรรมของตัวแปรดังกล่าวอาจมีข้อจำกัดทั่วไป ซึ่งโดยทั่วไปวัสดุทั้งหมด ไม่เฉพาะสมบัติของวัสดุโดยเฉพาะ ข้อจำกัดทั่วไปเหล่านี้จะแสดงใน 4 กฎของอุณหพลศาสตร์ .อุณหพลศาสตร์อธิบายพฤติกรรมของร่างกาย ไม่ใช่ทางพฤติกรรมของตัวเลขที่มีขนาดใหญ่มากของอนุภาคองค์ประกอบ เช่น โมเลกุล กฎหมายมีการอธิบายโดยกลศาสตร์สถิติ ในแง่ขององค์ประกอบกล้องจุลทรรศน์ .
อุณหพลศาสตร์กับความหลากหลายของหัวข้อในวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม .
ในอดีตอุณหพลศาสตร์ที่พัฒนาออกมาจากความปรารถนาที่จะเพิ่มประสิทธิภาพและผลผลิตพลังงานของเครื่องจักรไอน้ำช่วงแรก โดยผ่านการทำงานของ ฝรั่งเศส นักฟิสิกส์อะบุราเมะ ชิโนะ ( 1824 ) ที่เชื่อว่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อน เป็นกุญแจสำคัญที่ช่วยให้ฝรั่งเศสชนะจักรพรรดินโปเลียนสงคราม[ 1 ] ไอริชเกิดอังกฤษนักฟิสิกส์ลอร์ดเคลวินเป็นครั้งแรกเพื่อกำหนดคำจำกัดความที่กระชับอุณหพลศาสตร์ใน 1854 : [ 2 ]
" พลวัตของเทอร์โม ก็คือ เรื่องของความสัมพันธ์ของความร้อนที่จะแสดงพลังต่อเนื่องกันระหว่างชิ้นส่วนของร่างกายและความสัมพันธ์ของความร้อนไฟฟ้า เอเจนซี่ "
ตอนแรกที่ใช้ อุณหพลศาสตร์ เครื่องยนต์ความร้อนได้เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทางความร้อนของวัสดุในการทํางาน ของพวกเขา ' เช่นไอน้ำ , ในความพยายามที่จะเพิ่มประสิทธิภาพและผลผลิตพลังงานของเครื่องยนต์ อุณหพลศาสตร์ ต่อมาขยายการศึกษาของการถ่ายโอนพลังงานในกระบวนการทางเคมี เช่น การสอบสวน การตีพิมพ์ใน 1840 ของความร้อนของปฏิกิริยาเคมี [ 3 ] bygermain Hessซึ่งไม่เดิมอย่างชัดเจนที่เกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์ระหว่างการแลกเปลี่ยนพลังงานจากความร้อนและงาน จากการพัฒนาการศึกษานั้นๆ อุณหพลศาสตร์ และบทบาทของเอนโทรปีในปฏิกิริยาเคมี [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

[ ]
เนื้อหาการแก้ไขธรรมดาระยะ ' อุณหพลศาสตร์ ' อ้างถึงมีรายละเอียดของศพ และกระบวนการ[ 13 ] " การอ้างอิงใด ๆรัฐธรรมนูญอะตอมต่างประเทศคลาสสิกอุณหพลศาสตร์ " [ 14 ] คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์คำ ' ' หมายถึง รายละเอียดของศพ และกระบวนการในแง่ของรัฐธรรมนูญอะตอมของสสาร ส่วนใหญ่อธิบายโดยชุดของรายการเหมือนกัน ดังนั้น มีความน่าจะเป็นเท่ากัน .
อุณหพลศาสตร์เกิดขึ้นจากการศึกษา สองชนิดที่แตกต่างกันของการถ่ายโอนพลังงานเนื่องจากความร้อนและงาน และความสัมพันธ์ของผู้ที่เป็นระบบมีตัวแปรของปริมาตร ความดันและอุณหภูมิ [ 15 ] [ 16 ]
อุณหพลศาสตร์สมดุลเป็นหนึ่งในสิ่งสำคัญที่สุดแนวคิดทางอุณหพลศาสตร์ . [ 17 ] อุณหภูมิของระบบเทอร์โมไดนามิกส์หมายดี และอาจจะมากที่สุดลักษณะของปริมาณ เทอร์โมไดนามิกส์เป็นระบบและกระบวนการที่น่าสนใจมาเพิ่มเติมจากภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ , การศึกษา thermodynamical ของพวกเขาแน่นอนจะกลายเป็นยากขึ้น ตัวอย่างการคำนวณที่ค่อนข้างง่าย แต่การใช้ตัวแปรในอุณหพลศาสตร์สมดุล เป็นค่าจริงมาก ในกรณีปฏิบัติที่สำคัญมาก ในเครื่องยนต์ความร้อน หรือตู้เย็นระบบที่ประกอบด้วยหลายระบบที่แตกต่างของอุณหภูมิและความดัน ในทางปฏิบัติการคำนวณทางอุณหพลศาสตร์จัดการอย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยระบบแบบไดนามิกที่ซับซ้อนเหล่านี้ให้สมดุล thermodynamic ตัวแปรเกือบเพียงพอต่อ .
กลางการวิเคราะห์อุณหพลศาสตร์เป็นนิยามของระบบ ซึ่งมีอัตราดอกเบี้ย และสภาพแวดล้อม[ 8 ] [ 18 ] สภาพแวดล้อมของระบบประกอบด้วยอุปกรณ์ทางกายภาพและทางระบบอื่น ๆที่สามารถโต้ตอบกับมัน ตัวอย่างของอุณหพลศาสตร์โดยรอบอ่างความร้อนซึ่งจะจัดขึ้นที่กำหนดอุณหภูมิ ไม่ว่าเท่าใด ความร้อนอาจจะมาจากมัน
มีอยู่สามชนิดพื้นฐานขององค์กรทางกายภาพในทางอุณหพลศาสตร์ สถานะของระบบอุณหพลศาสตร์ของกระบวนการระบบและการดำเนินการอุณหพลศาสตร์ นี้จะช่วยให้ทั้งสองแนวทางพื้นฐานทางเหตุผล ว่าในแง่ของรัฐของระบบ และในแง่ของกระบวนการวงจรของระบบ .
ระบบอุณหพลศาสตร์สามารถกำหนดไว้ในข้อตกลงของรัฐของ ในวิธีนี้ระบบอุณหพลศาสตร์เป็นสารทางกายภาพของวัตถุอย่างชัดเจนที่ระบุในแง่ของกายภาพและเคมีมีตัวแปรที่บรรยาย มันมีคุณสมบัติ โดยมีตัวแปรสภาพอุณหพลศาสตร์ได้รับการยอมรับในหลักสูตรของการทำงานเชิงประจักษ์ในฟิสิกส์และเคมี [ 9 ]
ปฏิบัติการอุณหพลศาสตร์เป็นเทียมทางกายภาพการจัดการที่เปลี่ยนแปลงความหมายของระบบหรือสิ่งแวดล้อมปกติมันจะเปลี่ยนการซึมผ่านหรือคุณลักษณะอื่น ๆของผนังของระบบ [ 19 ] ที่ช่วยให้พลังงาน ( ความร้อนหรืองาน ) หรือสสาร ( มวล ) จะแลกเปลี่ยนกับสภาพแวดล้อม ตัวอย่างเช่น กั้นระหว่างสองระบบอุณหพลศาสตร์ที่สามารถถอดออกเพื่อผลิตระบบเดี่ยวการผ่าตัดมักจะนำไปสู่กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ของการถ่ายโอนมวลหรือพลังงานที่เปลี่ยนสถานะของระบบ และการโอนที่เกิดขึ้นในธรรมชาติตามกฎของอุณหพลศาสตร์ . การดำเนินการอุณหพลศาสตร์ไม่ได้ริเริ่มเพียงกระบวนการอุณหพลศาสตร์ก็แน่นอนการเปลี่ยนแปลงตัวแปรที่เข้มข้นหรือที่กว้างขวางของสภาพแวดล้อมที่สามารถเริ่มต้นกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ .
ระบบอุณหพลศาสตร์สามารถถูกกำหนดในแง่ของกระบวนการไซคลิก มันสามารถผ่าน [ 20 ] กระบวนการที่เป็นลำดับของการดำเนินการเป็นวงจรอุณหพลศาสตร์และกระบวนการที่สามารถทำซ้ำไปเรื่อย ๆบ่อย ๆโดยไม่ต้องเปลี่ยนสถานะสุดท้าย ระบบ
สำหรับอุณหพลศาสตร์อุณหพลศาสตร์สถิติเพื่อใช้กับระบบภายใต้กระบวนการ มันเป็นสิ่งจำเป็นที่อะตอมกลไกของกระบวนการตกอยู่ในหนึ่งในสองชั้น :
- นั้นอย่างรวดเร็ว ในกรอบเวลาของกระบวนการที่น่าสนใจ , รัฐอะตอมได้อย่างมีประสิทธิภาพเยี่ยมทุกช่วงของพวกเขาได้นำระบบ สถานะของการสมดุลทางอุณหพลศาสตร์
; และ- ผู้ที่ช้าที่ความคืบหน้าของพวกเขาสามารถที่ถูกทอดทิ้งในกรอบเวลาของกระบวนการที่น่าสนใจ [ 21 ] [ 22 ]
อย่างรวดเร็วกลไกของอะตอมพลังงานภายในของระบบ พวกเขามีการไกล่เกลี่ย ที่น่าสนใจสำหรับอุณหพลศาสตร์อุณหพลศาสตร์สถิติ เนื่องจากพวกเขาได้อย่างรวดเร็วจะช่วยให้ระบบใกล้พอที่จะสมดุลอุณหพลศาสตร์" เมื่ออัตรากลางที่เป็นปัจจุบันและอุณหพลศาสตร์กลศาสตร์สถิติไม่สามารถใช้ได้ . " [ 21 ] คะแนนกลางของกระบวนการดังกล่าวไม่ได้นำระบบใกล้พอที่จะอุณหพลศาสตร์สมดุลในกรอบเวลาของกระบวนการที่หน้าสนใจ จากแยกนี้ระดับของกระบวนการเวลาอะตอมเป็นชุดรูปแบบที่จะเกิดขึ้นอีกหลายครั้งตลอดเรื่อง
ตัวอย่างเช่นคลาสสิกอุณหพลศาสตร์เป็นลักษณะโดยลักษณะของวัสดุที่มีสมการของรัฐหรือสมการลักษณะ พวกเขาแสดงความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรและเครื่องกลสมดุลทางอุณหภูมิและพลังงานภายใน แสดงลักษณะและส่วนประกอบของระบบ .วัสดุคลาสสิกมักจะสามารถอธิบายได้ด้วยฟังก์ชันที่ทำให้แรงดันขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและปริมาณผลความดันถูกสร้างมากขึ้นอย่างรวดเร็วกว่ากำหนดการเปลี่ยนแปลงของปริมาณหรืออุณหภูมิ [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]
ปัจจุบันบทความจะค่อยๆเข้าหาเรื่อง เริ่มด้วย โฟกัส กระบวนการแบบสมดุลทางอุณหพลศาสตร์และ ,แล้วค่อยๆเริ่มเพิ่มเติมพิจารณาระบบไม่สมดุลทางอุณหพลศาสตร์ .
ข้อเท็จจริงมักจะสามารถอธิบายได้โดยการดูวัตถุที่เป็นส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์มีมาก oratomic วัตถุที่เชื่อฟังเปลี่ยนแปลง Hamiltonian [ 8 ] [ 27 ] [ 28 ] หรือวัตถุที่มีอยู่ในอะตอมด้วยกล้องจุลทรรศน์ชนิด วัตถุแต่ละชนิดมีเหมือนกันหมด เพราะสิ่งนี้วิธีการทางสถิติสามารถใช้บัญชีสำหรับคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของระบบในด้านคุณสมบัติของพืชด้วยกล้องจุลทรรศน์ คำอธิบายดังกล่าว calledstatistical อุณหพลศาสตร์ และมักจะถูกเรียกโดยคำว่า ' ' สถิติกลศาสตร์ ถึงแม้ว่าในระยะนี้มีความหมายกว้าง หมายถึง ' วัตถุ ' กล้องจุลทรรศน์ เช่น ปริมาณเศรษฐกิจที่ไม่เชื่อฟังเปลี่ยนแปลง Hamiltonian [ 27 ]
ประวัติศาสตร์ [ แก้ไข ]


thermodynamicists ตัวแทนของเดิมแปดก่อตั้งโรงเรียนของอุณหพลศาสตร์ . โรงเรียนที่มีผลยาวนานที่สุดในการสร้างรุ่นที่ทันสมัยของอุณหพลศาสตร์เป็นโรงเรียนในเบอร์ลิน โดยก่อตั้งขึ้นในปี 1865 ของรูดอล์ฟ เคลาซิอุสตำราทฤษฎีกลทางความร้อน , โรงเรียนเวียนนากับกลศาสตร์สถิติของลุดวิกโบลทซ์มันน์และ gibbsian เรียนที่มหาวิทยาลัยเยล , อเมริกันวิศวกร วิลลาร์ด กิบส์ ' 1876 ในสมดุลของข้อมูลสารเปิดอุณหพลศาสตร์เคมี
ประวัติของอุณหพลศาสตร์เป็นวินัยทางวิทยาศาสตร์โดยทั่วไปเริ่มต้นด้วยออทโท ฟอนเกริเก ที่ 1650 ,สร้างและออกแบบปั๊มสูญญากาศ แรกของโลก และแสดงให้เห็นการดูดใช้ Magdeburg hemispheres . เกริเกถูกขับเคลื่อนให้สูญญากาศเพื่อหักล้าง อริสโตเติล นานจัด นอกจากว่า abhors สุญญากาศ ' ธรรมชาติ ' ไม่นานหลังจากที่เกริเก , นักฟิสิกส์และเคมี โรเบิร์ต บอยล์ได้เรียนของเกริเกของการออกแบบและ , 490 , ประสานงานกับนักวิทยาศาสตร์โรเบิร์ต ฮุก ,สร้างเครื่องปั๊ม [ 29 ] ใช้ปั๊ม และสังเกตความสัมพันธ์ของบอยล์ betweenpressure อุณหภูมิ และปริมาณ ในเวลา กฎของบอยล์มียุทธศาสตร์ ระบุว่าเป็นก๊าซที่อุณหภูมิคงที่ความดันและปริมาณของมันจะแปรผกผัน . ในรายได้ ตามแนวคิดเหล่านี้ เป็นผู้ช่วย