በኢነርጂ እና ኢንትሮፒ መካከል ያለውን ግንኙነት የሚያጠናው ቴክኒካል ቴርሞዳይናሚክስ የሚያጠናው ነው። ሊለካ የሚችል ማክሮስኮፒክ ባህሪያትን (ሙቀትን፣ ግፊት እና መጠን) ከኃይል እና ከስራ የመሥራት ችሎታ ጋር የሚዛመዱ አጠቃላይ የንድፈ ሃሳቦችን ያካትታል።
መግቢያ
የሙቀት እና የሙቀት ጽንሰ-ሀሳቦች ለቴክኒካል ቴርሞዳይናሚክስ በጣም መሠረታዊ ናቸው። በሙቀት እና በለውጦቹ ላይ የተመኩ የሁሉም ክስተቶች ሳይንስ ተብሎ ሊጠራ ይችላል. በስታቲስቲክስ ፊዚክስ ውስጥ ፣ አሁን አካል በሆነበት ፣ አሁን ያለው የቁስ ግንዛቤ የተመሠረተባቸው ታላላቅ ንድፈ ሀሳቦች አንዱ ነው። ቴርሞዳይናሚክስ ሲስተም እንደ ቋሚ የጅምላ እና የማንነት ቁስ ብዛት ይገለጻል። ከሱ ውጭ ያለው ነገር ሁሉ በድንበር የሚለይበት አካባቢ ነው። የቴክኒካል ቴርሞዳይናሚክስ ትግበራዎች እንደ፡ ያሉ ግንባታዎችን ያካትታሉ።
- አየር ማቀዝቀዣዎች እና ማቀዝቀዣዎች፤
- ተርቦቻርጀሮች እና ሱፐርቻርጀሮች በአውቶሞቲቭ ሞተሮች ውስጥ፤
- በኃይል ማመንጫዎች ውስጥ የእንፋሎት ተርባይኖች፤
- ምላሽ የሚሰጥየአውሮፕላን ሞተሮች።
ሙቀት እና ሙቀት
እያንዳንዱ ሰው ስለ ሙቀት ጽንሰ-ሀሳብ የሚታወቅ እውቀት አለው። ሰውነቱ ሞቃት ወይም ቀዝቃዛ ነው, ይህም የሙቀት መጠኑ ብዙ ወይም ትንሽ ከፍ ያለ እንደሆነ ይወሰናል. ነገር ግን ትክክለኛው ፍቺ የበለጠ አስቸጋሪ ነው. በክላሲካል ቴክኒካል ቴርሞዳይናሚክስ ውስጥ የአንድ አካል ፍፁም ሙቀት ተለይቷል። የኬልቪን ሚዛን እንዲፈጠር ምክንያት ሆኗል. የሁሉም አካላት ዝቅተኛው የሙቀት መጠን ዜሮ ኬልቪን (-273, 15 ° ሴ) ነው. ይህ ፍፁም ዜሮ ነው፣ የፅንሰ-ሀሳቡ መጀመሪያ በ1702 ታየ ለፈረንሳዊው የፊዚክስ ሊቅ ጊዮም አሞንቶን።
ሙቀት ለመግለጽ አስቸጋሪ ነው። ቴክኒካል ቴርሞዳይናሚክስ ከስርአቱ ወደ ውጫዊ አካባቢ በዘፈቀደ የሚደረግ የሃይል ሽግግር አድርጎ ይተረጉመዋል። እሱ በሞለኪውሎች የሚንቀሳቀሱ እና በዘፈቀደ ተጽዕኖዎች (የብራውንያን እንቅስቃሴ) የሚንቀሳቀሱ ሞለኪውሎች እንቅስቃሴን ይዛመዳል። የሚተላለፈው ኢነርጂ በአጉሊ መነጽር ሲታይ ዲስኦርደር ተብሎ ይጠራል፣ ከስርአት በተቃራኒ፣ በማክሮስኮፒክ ደረጃ የሚሰራ።
የነገር ሁኔታ
የቁስ ሁኔታ ማለት አንድ ንጥረ ነገር የሚያሳየው የአካል መዋቅር አይነት መግለጫ ነው። አንድ ቁሳቁስ አወቃቀሩን እንዴት እንደሚጠብቅ የሚገልጹ ባህሪያት አሉት. አምስት የቁስ ግዛቶች አሉ፡
- ጋዝ፤
- ፈሳሽ፤
- ጠንካራ አካል፤
- ፕላዝማ፤
- ሱፐርፍሉይድ (በጣም አልፎ አልፎ)።
በርካታ ንጥረ ነገሮች በጋዝ፣ ፈሳሽ እና ጠጣር ደረጃዎች መካከል ሊንቀሳቀሱ ይችላሉ። ፕላዝማ የቁስ አካል ልዩ ሁኔታ ነው።እንደ መብረቅ።
የሙቀት አቅም
የሙቀት አቅም (ሲ) የሙቀት ለውጥ ሬሾ ነው (ΔQ፣ የግሪክ ቁምፊ ዴልታ በብዛት ይቆማል) በሙቀት (ΔT):
C=Δ ጥ / Δ ቲ.
ቁሱ የሚሞቅበትን ቀላልነት ያሳያል። ጥሩ የሙቀት መቆጣጠሪያ ዝቅተኛ የአቅም ደረጃ አለው። ከፍተኛ የሙቀት አቅም ያለው ጠንካራ የሙቀት መከላከያ።
ተርሚኖሎጂ
እያንዳንዱ ሳይንስ የራሱ የሆነ ልዩ የቃላት ዝርዝር አለው። የቴክኒካል ቴርሞዳይናሚክስ መሰረታዊ ፅንሰ ሀሳቦች የሚከተሉትን ያካትታሉ፡
- ሙቀት ማስተላለፍ በሁለት ንጥረ ነገሮች መካከል የሚደረግ የጋራ የሙቀት ልውውጥ ነው።
- አጉሊ መነጽር አቀራረብ - የእያንዳንዱ አቶም እና ሞለኪውል (ኳንተም ሜካኒክስ) ባህሪ ጥናት።
- ማክሮስኮፒክ አቀራረብ - የበርካታ ቅንጣቶች አጠቃላይ ባህሪን መመልከት።
- ቴርሞዳይናሚክስ ሲስተም ለምርምር የተመረጠ ህዋ ውስጥ ያለው የቁስ መጠን ወይም ቦታ ነው።
- አካባቢ - ሁሉም ውጫዊ ስርዓቶች።
- ምግባር - ሙቀት የሚተላለፈው በጋለ ጠንካራ አካል ነው።
- Convection - የሚሞቁ ቅንጣቶች ሙቀትን ወደ ሌላ ንጥረ ነገር ይመለሳሉ።
- ጨረር - ሙቀት በኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች ይተላለፋል፣ ለምሳሌ ከፀሐይ።
- Entropy - በቴርሞዳይናሚክስ ውስጥ የኢሶተርማል ሂደትን ለመለየት የሚያገለግል አካላዊ መጠን ነው።
ስለ ሳይንስ ተጨማሪ
የቴርሞዳይናሚክስ ትርጉም እንደ የተለየ የፊዚክስ ትምህርት ሙሉ በሙሉ ትክክል አይደለም። ሁሉንም ነገር ማለት ይቻላል ይነካልአካባቢዎች. የስርአቱ ውስጣዊ ሃይል ተጠቅሞ ስራ ለመስራት አቅም ከሌለው የፊዚክስ ሊቃውንት ምንም የሚያጠኑት ነገር አይኖርም ነበር። እንዲሁም አንዳንድ በጣም ጠቃሚ የቴርሞዳይናሚክስ ቦታዎች አሉ፡
- የሙቀት ምህንድስና። ሁለት የኃይል ማስተላለፊያ እድሎችን ያጠናል-ሥራ እና ሙቀት. በማሽኑ የሥራ ንጥረ ነገር ውስጥ ካለው የኃይል ማስተላለፊያ ግምገማ ጋር የተያያዘ።
- Cryophysics (cryogenics) - የዝቅተኛ ሙቀት ሳይንስ። በጣም ቀዝቃዛ በሆነው የምድር ክልል ውስጥ እንኳን በተከሰቱ ሁኔታዎች ውስጥ የቁሶችን አካላዊ ባህሪያትን ይመረምራል። የዚህ ምሳሌ የሱፐርፍሉይድ ጥናት ነው።
- ሀይድሮዳይናሚክስ የፈሳሾች አካላዊ ባህሪያት ጥናት ነው።
- የከፍተኛ ጫናዎች ፊዚክስ። ከፈሳሽ ተለዋዋጭነት ጋር በተያያዙ እጅግ በጣም ከፍተኛ የግፊት ስርዓቶች ውስጥ ያሉትን የንጥረ ነገሮች አካላዊ ባህሪያትን ይመረምራል።
- ሜትሮሎጂ በአየር ሁኔታ ሂደቶች እና ትንበያ ላይ የሚያተኩር የከባቢ አየር ሳይንሳዊ ጥናት ነው።
- ፕላዝማ ፊዚክስ - የቁስ ጥናት በፕላዝማ ሁኔታ።
ዜሮ ህግ
የቴክኒካል ቴርሞዳይናሚክስ ርዕሰ ጉዳይ እና ዘዴ በህግ መልክ የተፃፉ የሙከራ ምልከታዎች ናቸው። የቴርሞዳይናሚክስ ዜሮ ህጉ ሁለት አካላት ከሶስተኛ ጋር አንድ አይነት የሙቀት መጠን ሲኖራቸው እነሱ በተራው ደግሞ አንዳቸው ከሌላው ጋር አንድ አይነት የሙቀት መጠን ይኖራቸዋል ይላል። ለምሳሌ: አንድ የመዳብ ክፍል የሙቀት መጠኑ እኩል እስኪሆን ድረስ ከቴርሞሜትር ጋር ይገናኛል. ከዚያም ይወገዳል. ሁለተኛው የመዳብ እገዳ ከተመሳሳይ ቴርሞሜትር ጋር ይገናኛል. በሜርኩሪ ደረጃ ላይ ምንም ለውጥ ከሌለ, ሁለቱም ብሎኮች ውስጥ ናቸው ማለት እንችላለንየሙቀት ምጣኔ ከቴርሞሜትር ጋር።
የመጀመሪያ ህግ
ይህ ህግ ስርዓቱ የስቴት ለውጥ ሲደረግ ሃይል ድንበሩን እንደ ሙቀት ወይም እንደ ስራ ሊሻገር እንደሚችል ይናገራል። እያንዳንዳቸው አዎንታዊ ወይም አሉታዊ ሊሆኑ ይችላሉ. የስርአቱ የንፁህ ኢነርጂ ለውጥ ሁሌም የስርአቱን ወሰን አቋርጦ ከሚወጣው ሃይል ጋር እኩል ነው። የኋለኛው ውስጣዊ፣ እንቅስቃሴ ወይም አቅም ሊሆን ይችላል።
ሁለተኛ ህግ
አንድ የተወሰነ የሙቀት ሂደት የሚካሄድበትን አቅጣጫ ለመወሰን ይጠቅማል። ይህ የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በዑደት ውስጥ የሚሰራ መሳሪያ መፍጠር እንደማይቻል እና ሙቀትን ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ካለው የሰውነት አካል ወደ ሙቅ አካል ከማስተላለፍ ውጪ ምንም አይነት ውጤት የማያመጣ መሆኑን ይገልጻል። አንዳንድ ጊዜ ይህንን አስፈላጊ ንብረት ስለሚያስተዋውቅ የኢንትሮፒ ህግ ተብሎ ይጠራል. ኢንትሮፒ (Entropy) ስርዓቱ ምን ያህል ወደ ሚዛናዊነት ወይም ረብሻ ቅርብ እንደሆነ ለመለካት ሊታሰብ ይችላል።
የሙቀት ሂደት
ስርአቱ የቴርሞዳይናሚክስ ሂደትን የሚያካሂደው በውስጡ የሆነ አይነት የሃይል ለውጥ ሲከሰት ሲሆን ይህም አብዛኛውን ጊዜ ከግፊት፣ የድምጽ መጠን፣ የሙቀት መጠን ለውጥ ጋር የተያያዘ ነው። ልዩ ባህሪያት ያላቸው በርካታ ልዩ ዓይነቶች አሉ፡
- adiabatic - በስርዓቱ ውስጥ ምንም የሙቀት ልውውጥ የለም፤
- አይሶኮሪክ - ምንም የድምጽ ለውጥ የለም፤
- አይሶባሪክ - የግፊት ለውጥ የለም፤
- isothermal - ምንም የሙቀት ለውጥ የለም።
ተገላቢጦሽ
የሚቀለበስ ሂደት ከተፈጸመ በኋላ ሊሆን የሚችል ነው።ተሰርዟል። በስርአቱ ውስጥም ሆነ በአካባቢው ምንም አይነት ለውጦች አይተዉም. ለመቀልበስ ስርዓቱ ሚዛናዊ መሆን አለበት። ሂደቱን እንዳይቀለበስ የሚያደርጉ ምክንያቶች አሉ. ለምሳሌ፣ ግጭት እና የሸሸ ማስፋፊያ።
መተግበሪያ
የዘመናዊው የሰው ልጅ የህይወት ገፅታዎች በሙቀት ምህንድስና መሰረት ላይ የተገነቡ ናቸው። እነዚህ የሚከተሉትን ያካትታሉ፡
- ሁሉም ተሽከርካሪዎች (መኪናዎች፣ ሞተር ሳይክሎች፣ ጋሪዎች፣ መርከቦች፣ አውሮፕላኖች፣ ወዘተ) የሚሠሩት በሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ እና የካርኖት ዑደት ነው። ቤንዚን ወይም ናፍታ ሞተር ሊጠቀሙ ይችላሉ ነገርግን ህጉ ያው ነው።
- የአየር እና ጋዝ መጭመቂያዎች፣ ንፋስ ሰጭዎች፣ አድናቂዎች በተለያዩ የቴርሞዳይናሚክስ ዑደቶች ላይ ይሰራሉ።
- የሙቀት መለዋወጫ በአትነት፣በኮንዳነሮች፣በራዲያተሮች፣በማቀዝቀዣዎች፣በማሞቂያዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል።
- ማቀዝቀዣዎች፣ ማቀዝቀዣዎች፣ የኢንዱስትሪ ማቀዝቀዣ ዘዴዎች፣ ሁሉም አይነት የአየር ማቀዝቀዣ ዘዴዎች እና የሙቀት ፓምፖች በሁለተኛው ህግ ምክንያት ይሰራሉ።
የቴክኒካል ቴርሞዳይናሚክስ በተጨማሪም የተለያዩ የኃይል ማመንጫዎች ማለትም የሙቀት፣ ኑክሌር፣ ሃይድሮ ኤሌክትሪክ፣ በታዳሽ የኃይል ምንጮች (እንደ ፀሐይ፣ ንፋስ፣ ጂኦተርማል)፣ ማዕበል፣ ሞገዶች እና ሌሎች ላይ ጥናትን ያካትታል።
