Κατανόηση των διαδικασιών στη θερμοδυναμική

Συζητήσαμε τους νόμους της θερμοδυναμικής στο προηγούμενο άρθρο. Η ίδια η Θερμοδυναμική είναι ένας κλάδος της φυσικής που μελετά τις προσπάθειες μετατροπής της θερμότητας σε ενέργεια. Αυτός ο κλάδος της επιστήμης σχετίζεται στενά με τη ροή της θερμικής ενέργειας από το ένα αντικείμενο στο άλλο, τη διαδικασία και τις συνέπειες αυτής της μεταφοράς ενέργειας. Ένα παράδειγμα - από αυτόν τον κλάδο της επιστήμης, το οποίο μπορούμε να βρούμε καθημερινά είναι η συμπύκνωση σε κρύες επιφάνειες.

Η θερμοδυναμική έχει τέσσερις νόμους σχετικά με τη θερμική ισορροπία, τη διατήρηση της ενέργειας, τη ροή θερμότητας σε αντικείμενα και τις απόλυτες μηδενικές συνθήκες θερμοκρασίας. Επιπλέον, σε αυτόν τον κλάδο της επιστήμης υπάρχει επίσης αυτό που ονομάζεται θερμοδυναμική διαδικασία. Αυτή η διαδικασία είναι μια διαδικασία που βιώνει ένα σύστημα που περιλαμβάνει αλλαγές στην ενέργεια λόγω αλλαγών στην πίεση, τον όγκο, τη θερμοκρασία ή τη μεταφορά θερμότητας.

(Διαβάστε επίσης: Ποιος είναι ο Νόμος της Θερμοδυναμικής;)

Αυτή η διαδικασία μετατροπής ενέργειας χωρίζεται σε τέσσερις τύπους, δηλαδή ισοχορικές διεργασίες, ισοβαρικές διεργασίες, ισοθερμικές διεργασίες και αδιαβατικές διεργασίες.

Ισοχωρική διαδικασία

Η ισοχημική διαδικασία είναι μια διαδικασία αλλαγής της θερμοδυναμικής κατάστασης που συμβαίνει σε σταθερό ή σταθερό όγκο. Επειδή ο όγκος είναι σταθερός, το σύστημα ούτε δέχεται ούτε δέχεται προσπάθειες από το περιβάλλον του. Μπορούμε να το διατυπώσουμε ως W = 0. Με αυτό, λαμβάνουμε τον τύπο για το νόμο I, ως εξής.

ΔQ = ΔU

Στην ισοχημική διαδικασία, η θερμότητα που παρέχεται στο σύστημα χρησιμοποιείται μόνο για την αύξηση της ενέργειας σε αυτό.

Ισοβαρική διαδικασία

Η επόμενη διαδικασία είναι ισοβαρική. Αυτή η διαδικασία αναφέρεται στην αλλαγή της θερμοδυναμικής κατάστασης υπό σταθερή πίεση. Η εργασία στην ισοβαρική διαδικασία (W) μπορεί να οριστεί ως το προϊόν της πίεσης (P) και της μεταβολής του όγκου (ΔV). Σε έναν μαθηματικό τύπο, μπορούμε να περιγράψουμε την ισοβαρική διαδικασία ως εξής.

Π = Π x ΔV

Στην ισοβαρική διαδικασία, ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής μπορεί να δηλωθεί ως εξής.

ΔQ = ΔU + ΔW

Ισοθερμική διαδικασία

Όπως υποδηλώνει το όνομα, η ισοθερμική διαδικασία είναι μια διαδικασία αλλαγής της θερμοδυναμικής κατάστασης που συμβαίνει σε σταθερή ή σταθερή θερμοκρασία. Αυτή η σταθερή θερμοκρασία δεν προκαλεί καμία αλλαγή ενέργειας στο σύστημα ή ΔU = 0. Στο νόμο I, μπορούμε να διατυπώσουμε την ισοθερμική διαδικασία ως εξής.

ΔQ = ΔW

Αδιαβατική διαδικασία

Η τελευταία διαδικασία είναι μια αδιαβατική διαδικασία. Αυτή η διαδικασία αναφέρεται σε αλλαγές στη θερμοδυναμική κατάσταση που πραγματοποιούνται χωρίς τη μεταφορά θερμότητας μεταξύ του συστήματος και του περιβάλλοντός του. Η σταθερή θερμότητα του συστήματος δεν προκαλεί καμία αλλαγή θερμότητας στο σύστημα. Στα μαθηματικά, μπορούμε να το ορίσουμε ως ΔQ = 0. Στο νόμο I, η αδιαβατική διαδικασία μπορεί να εκφραστεί ως εξής.

ΔW = -ΔU