በእኛ ጊዜ ፊዚክስ በጣም የተለመደ ሳይንስ ሆኗል። እሱ በትክክል በሁሉም ቦታ ይገኛል። በጣም የመጀመሪያ ደረጃ ምሳሌ-የፖም ዛፍ በጓሮዎ ውስጥ ይበቅላል ፣ እና ፍራፍሬዎች በላዩ ላይ ይበቅላሉ ፣ ጊዜው ይመጣል እና ፖም መውደቅ ይጀምራል ፣ ግን በየትኛው አቅጣጫ ይወድቃሉ? ለአለም አቀፍ የስበት ህግ ምስጋና ይግባውና የእኛ ፅንስ መሬት ላይ ይወድቃል, ማለትም ወደ ታች ይወርዳል, ግን ወደ ላይ አይደለም. በጣም ዝነኛ ከሆኑት የፊዚክስ ምሳሌዎች አንዱ ነበር፣ ነገር ግን ለቴርሞዳይናሚክስ፣ ወይም የበለጠ በትክክል፣ በህይወታችን ውስጥ ብዙም አስፈላጊ ያልሆኑትን ወደ ፌዝ equilibria ትኩረት እንስጥ።
ቴርሞዳይናሚክስ
በመጀመሪያ ይህንን ቃል እንይ። ΘερΜοδυναΜική - ቃሉ በግሪክ እንዲህ ይመስላል። የመጀመሪያው ክፍል ΘερΜo “ሙቀት” ማለት ሲሆን ሁለተኛው δυναΜική ደግሞ “ጥንካሬ” ማለት ነው። ቴርሞዳይናሚክስ የማክሮስኮፒክ ሥርዓትን ባህሪያት የሚያጠና የፊዚክስ ክፍል ሲሆን እንዲሁም ኃይልን የመቀየር እና የማስተላለፍ ዘዴዎችን ያጠናል። በዚህ ክፍል ውስጥ የሙቀት ጽንሰ-ሐሳብ ወደ መግለጫው ውስጥ እንዲገባ ለማድረግ ልዩ ልዩ ግዛቶች እና ሂደቶች በልዩ ሁኔታ የተጠኑ ናቸው (ይህ የቴርሞዳይናሚክስ ስርዓትን የሚለይ አካላዊ ብዛት ነው እና የሚለካው በመጠቀም ነው)አንዳንድ ዕቃዎች). በቴርሞዳይናሚክ ሲስተም ውስጥ ያሉ ሁሉም ቀጣይ ሂደቶች የሚገለጹት በአጉሊ መነጽር ብቻ ነው (ግፊት እና የሙቀት መጠን እንዲሁም የንጥረ ነገሮች ክምችት)።
ክላፔይሮን-ክላውስየስ እኩልታ
እያንዳንዱ የፊዚክስ ሊቅ ይህን እኩልነት ያውቀዋል፣ነገር ግን በቁራጭ እንከፋፍለው። እሱ የሚያመለክተው የአንዳንድ ጉዳዮችን ከአንድ ደረጃ ወደ ሌላው የመሸጋገር ሚዛናዊ ሂደቶችን ነው። ማቅለጥ, ትነት, sublimation (እርጥበት ሙሉ በሙሉ በማስወገድ ቦታ የሚወስደው ይህም ምርቶች, ለመጠበቅ መንገዶች አንዱ): ይህ በግልጽ እንደዚህ ምሳሌዎች ውስጥ ይታያል. ቀመሩ በመካሄድ ላይ ያሉ ሂደቶችን በግልፅ ያሳያል፡
- n=PV/RT፤
- ቲ የቁስ የሙቀት መጠን ሲሆን፤
- P-ግፊት፤
- R-የተወሰነ የደረጃ ሽግግር ሙቀት፤
- V-በተወሰነ መጠን ለውጥ።
የቀመር አፈጣጠር ታሪክ
የክላውሲየስ-ክላፔይሮን እኩልታ ለሁለተኛው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በጣም ጥሩ የሂሳብ ማብራሪያ ነው። እንዲሁም "የክላሲየስ አለመመጣጠን" ተብሎም ይጠራል. በተፈጥሮ, theorem በራሱ ሳይንቲስት, ሥርዓት እና entropy ውስጥ ያለውን ሙቀት ፍሰት, እንዲሁም በውስጡ አካባቢ መካከል ያለውን ግንኙነት ለማስረዳት ፈልጎ ነበር. ይህ እኩልታ የተፈጠረው ክላውሲየስ ኢንትሮፒን ለማብራራት እና ለመለካት ባደረገው ሙከራ ነው። በጥሬው ትርጉሙ፣ ቲዎሪው የዑደት ሂደት ሊቀለበስ ወይም ሊቀለበስ የማይችል መሆኑን ለመወሰን እድል ይሰጠናል። ይህ አለመመጣጠን ሁለተኛውን ህግ ለመረዳት የቁጥር ቀመር ይሰጠናል።
ሳይንቲስቱ በኤንትሮፒ ሀሳብ ላይ ከመጀመሪያዎቹ አንዱ ነበር፣ እና እንዲያውም ሰጥቷልየሂደቱ ስም. አሁን የክላውስየስ ቲዎረም ተብሎ የሚታወቀው በ1862 በሩዶልፍ ስድስተኛ ሥራ ላይ ለውስጥ ሥራ ትራንስፎርሜሽን አኳኋን ቲዎረም አጠቃቀም ላይ ታትሟል። ሳይንቲስቱ በስርዓቱ ውስጥ በማሞቅ (δ Q) በ entropy እና በሃይል ፍሰት መካከል ያለውን ተመጣጣኝ ግንኙነት ለማሳየት ሞክሯል. በግንባታ ላይ, ይህ የሙቀት ኃይል ወደ ሥራ ሊለወጥ ይችላል, እና በሳይክል ሂደት ወደ ሙቀት ሊለወጥ ይችላል. ሩዶልፍ "በሳይክል ሂደት ውስጥ የሚከሰቱ የሁሉም ለውጦች አልጀብራዊ ድምር ከዜሮ ሊያንስ ወይም በጣም በከፋ ሁኔታ ከዜሮ ጋር እኩል ሊሆን ይችላል" መሆኑን አረጋግጧል።
የተዘጋ ገለልተኛ ስርዓት
የተለየ ስርዓት ከሚከተሉት ውስጥ አንዱ ነው፡
- የሰውነት ስርዓት ከሌሎች ጋር ከማይገናኙት የራቀ ነው።
- የቴርሞዳይናሚክስ ሲስተም ቁስም ጉልበትም ማለፍ በማይችሉበት ጠንካራ የማይንቀሳቀሱ ግድግዳዎች ተዘግቷል።
ርዕሰ ጉዳዩ ከውስጥ ከራሱ የስበት ኃይል ጋር የተገናኘ ቢሆንም የተገለለ ስርዓት አብዛኛውን ጊዜ የሚወሰደው ከውጫዊ የስበት ኃይል እና ሌሎች የሩቅ ሃይሎች ገደብ በላይ ነው።
ይህን ሊቃረን የሚችለው (በቴርሞዳይናሚክስ ውስጥ በአጠቃላይ የቃላት አገባብ ውስጥ) በተመረጡ ግድግዳዎች የተከበበ ዝግ ስርዓት ተብሎ የሚጠራ ሲሆን ይህም ኃይል በሙቀት ወይም በሥራ መልክ ሊተላለፍ ይችላል ነገር ግን ምንም አይደለም ። እና ቁስ እና ጉልበት የሚገቡበት ወይም የሚወጡበት ክፍት ስርዓት ምንም እንኳን የተለያዩ የማይገቡ ግድግዳዎች ሊኖሩት ይችላል።የድንበሩ ክፍሎች።
የተናጠል ስርዓት የጥበቃ ህግን ያከብራል። ብዙ ጊዜ በቴርሞዳይናሚክስ ውስጥ ቁስ አካል እና ጉልበት እንደ የተለየ ፅንሰ-ሀሳቦች ይወሰዳሉ።
የቴርሞዳይናሚክስ ሽግግሮች
የኳንተም ምዕራፍ ሽግግሮችን ለመረዳት ከክላሲካል ትራንስፎርሜሽን (በተጨማሪም thermal inversions) ጋር ማነጻጸር ጠቃሚ ነው። CPT የአንድ ሥርዓት ቴርሞዳይናሚክስ ባህሪያት ውስጥ ያለውን ቋጠሮ ይገልጻል። የንጥረቶችን እንደገና ማደራጀት ያመለክታል. በፈሳሽ እና በጠጣር መካከል ያለውን ለስላሳ ሽግግር የሚገልጸው የውሃ ቀዝቃዛ ሽግግር ዓይነተኛ ምሳሌ ነው። የክላሲካል ምእራፍ እድገቶች በስርዓቱ ሃይል እና በሙቀት መለዋወጥ መካከል ባለው ፉክክር ምክንያት ናቸው።
ክላሲካል ሲስተም በዜሮ የሙቀት መጠን ኢንትሮፒየሌለው ስለዚህ የደረጃ ለውጥ ሊከሰት አይችልም። የእነሱ ቅደም ተከተል የሚወሰነው በመጀመሪያው የተቋረጠ ቴርሞዳይናሚክስ አቅም ነው። እና በእርግጥ, የመጀመሪያው ትዕዛዝ አለው. ከፌሮማግኔት ወደ ፓራማግኔት የሚደረጉ ለውጦች ቀጣይ እና ሁለተኛ ደረጃ ናቸው። እነዚህ ቋሚ ለውጦች ከታዘዘ ወደ መታወክ ደረጃ የሚገለጹት ዜሮ በሆነው የትዕዛዝ ልኬት ነው። ከላይ ላለው የፌሮማግኔቲክ ለውጥ፣ የትዕዛዝ መለኪያው የስርዓቱ አጠቃላይ መግነጢሳዊነት ይሆናል።
ጊብስ አቅም
የጊብስ ነፃ ኢነርጂ ከቴርሞዳይናሚክ ዝግ ሲስተም (ሙቀትን መለዋወጥ እና ከአካባቢው ጋር አብሮ መስራት የሚችል) ያለ ማስፋፊያ ከፍተኛው የስራ መጠን ነው። እንደዚህከፍተኛው ውጤት ሊገኝ የሚችለው ሙሉ በሙሉ በሚቀለበስ ሂደት ውስጥ ብቻ ነው. ስርዓቱ ከመጀመሪያው ሁኔታ ወደ ሁለተኛው ሲቀየር የጊብስ ነፃ ኢነርጂ ቅነሳ ስርዓቱ በአካባቢያቸው ከሚሰራው ጋር እኩል ነው, የግፊት ሃይሎችን ስራ ይቀንሳል.
የሚዛን ግዛቶች
የቴርሞዳይናሚክስ እና ሜካኒካል ሚዛን የቴርሞዳይናሚክስ አክሲዮማዊ ጽንሰ-ሀሳብ ነው። ይህ በብዙ ወይም ባነሰ የማይበላሽ ወይም የማይበላሽ ግድግዳዎች የተገናኙ የአንድ ወይም ብዙ ስርዓቶች ውስጣዊ ሁኔታ ነው. በዚህ ሁኔታ፣ በሲስተም ውስጥም ሆነ በስርዓቶች መካከል ምንም ንጹህ ማክሮስኮፒክ የቁስ ወይም የኃይል ፍሰቶች የሉም።
በራሱ ፅንሰ-ሀሳብ ውስጥ የውስጥ ሚዛን ሁኔታ ፣ ማክሮስኮፒክ ለውጥ አይከሰትም። ስርዓቶቹ በአንድ ጊዜ በጋራ ሙቀት፣ ሜካኒካል፣ ኬሚካል (ቋሚ)፣ የጨረር ሚዛን ናቸው። እነሱ በተመሳሳይ መልክ ሊሆኑ ይችላሉ. በዚህ ሂደት ሁሉም እይታዎች በአንድ ጊዜ እና ያለገደብ ይድናሉ አካላዊ ቀዶ ጥገናው እስኪሰበር ድረስ. በማክሮስኮፒክ ሚዛን, ፍጹም ትክክለኛ ሚዛናዊ ልውውጦች ይከናወናሉ. ከላይ ያለው ማረጋገጫ የዚህ ጽንሰ-ሐሳብ አካላዊ ማብራሪያ ነው።
መሰረታዊ
እያንዳንዱ ህግጋት፣ ቲዎሬሞች፣ ቀመሮች የራሳቸው መሰረት አላቸው። የደረጃ ሚዛን ህግ 3ቱን መሰረት እንይ።
- ደረጃ የቁስ አካል ነው፣ በኬሚካላዊ ቅንብር፣ በአካላዊ ሁኔታ እና በሜካኒካል ሚዛን አንድ አይነት ነው። የተለመዱ ደረጃዎች ጠንካራ, ፈሳሽ እና ጋዝ ናቸው.ሁለት የማይነጣጠሉ ፈሳሾች (ወይም የተለያዩ ውህዶች ያላቸው ፈሳሽ ውህዶች) በተለየ ወሰን የተለዩ ሁለት የተለያዩ ደረጃዎች እና የማይታዩ ጠጣር ተደርገው ይወሰዳሉ።
- የክፍሎች ብዛት (ሲ) የስርዓቱ በኬሚካላዊ ገለልተኛ አካላት ቁጥር ነው። የስርዓቱን ሁሉንም ደረጃዎች ስብጥር ለመወሰን የሚያስፈልገው ዝቅተኛው የነጻ ዝርያዎች ብዛት።
- የነጻነት ዲግሪ (ኤፍ) ቁጥር በዚህ አውድ ውስጥ እርስ በርስ የማይነጣጠሉ የተጠናከረ ተለዋዋጮች ቁጥር ነው።
በደረጃ ሚዛናዊነት
- የተከታታይ የኔትዎርክ ማስተላለፍ ግብረመልሶች (ብዙውን ጊዜ ጠንከር ያለ ምላሽ ይባላሉ) በተለያየ ስብጥር ጠንካራ ጉዳይ መካከል ይከሰታሉ። በፈሳሽ (H፣ C) ውስጥ የሚገኙትን ንጥረ ነገሮች ሊያካትቱ ይችላሉ፣ ነገር ግን እነዚህ ንጥረ ነገሮች በጠንካራ ደረጃዎች ውስጥ ይቀመጣሉ፣ ስለዚህ ምንም አይነት ፈሳሽ ደረጃዎች እንደ ምላሽ ሰጪዎች ወይም ምርቶች አይሳተፉም (H2O፣ CO2)። ድፍን የንፁህ ዝውውር ምላሾች ቀጣይ ወይም የተቋረጡ ወይም ተርሚናል ሊሆኑ ይችላሉ።
- Polymorphic ተመሳሳይ ጥንቅር ደረጃዎችን የሚያካትቱ ልዩ የጠንካራ ምላሾች አይነት ናቸው። ክላሲካል ምሳሌዎች በአሉሚኒየም ሲሊከቶች kyanite-sillimanite-andalusite፣በከፍተኛ ግፊት ግራፋይት ወደ አልማዝ መለወጥ እና የካልሲየም ካርቦኔት ሚዛን።
የሚዛን ህጎች
የጊብስ ፋብሪካ ህግ በጆሲያ ዊላርድ ጊብስ ከ1875 እስከ 1878 በወጣው "የተዋሃዱ ንጥረ ነገሮች ሚዛን" በተሰኘው በታዋቂው ፅሑፉ ቀርቦ ነበር። ተፈጻሚ ይሆናል።በቴርሞዳይናሚክስ ሚዛን ውስጥ ምላሽ የማይሰጡ ባለብዙ ክፍልፋዮች የተለያዩ ስርዓቶች እና የተሰጠው እኩልነት ነው፡
- F=C-P+2፤
- F የነጻነት ዲግሪዎች ቁጥር ሲሆን፤
- C - የክፍሎች ብዛት፤
- P - የደረጃዎች ብዛት በቴርሞዳይናሚክስ ሚዛን።
የነጻነት ዲግሪዎች ብዛት ያልተያዙ የተጠናከረ ተለዋዋጮች ቁጥር ነው። እንደ የሙቀት መጠን ወይም ግፊት ያሉ ከፍተኛው የቴርሞዳይናሚክስ መለኪያዎች እርስ በርስ ሳይነኩ በአንድ ጊዜ እና በዘፈቀደ ሊለያዩ ይችላሉ። የአንድ-አካል ስርዓት ምሳሌ አንድ ነጠላ ንፁህ ኬሚካል ያለው ሲሆን ሁለት-አካል ክፍሎች እንደ የውሃ እና ኤታኖል ድብልቅ ሁለት ገለልተኛ አካላት አሏቸው። የተለመዱ የደረጃ ሽግግሮች (የደረጃ ሚዛን) ጠጣር፣ ፈሳሾች፣ ጋዞች ናቸው።
የደረጃ ህግ በቋሚ ግፊት
በቁሳቁስ ሳይንስ ውስጥ በተለያዩ ጠንካራ አወቃቀሮች መካከል የምዕራፍ ለውጦችን ለሚመለከቱ አፕሊኬሽኖች የማያቋርጥ ግፊት ብዙ ጊዜ ይከሰታል (ለምሳሌ አንድ ከባቢ አየር) እና እንደ ነፃነት ደረጃ ችላ ይባላሉ፣ ስለዚህ ህጉ ይሆናል፡ F=C - P + 1.
ይህ ፎርሙላ አንዳንዴ የሚተዋወቀው በ"condensed phase rule" ስም ነው፡ ነገር ግን እንደምናውቀው ለከፍተኛ ጫና የተጋለጡ (ለምሳሌ በጂኦሎጂ) ስርአቶች ላይ ተፈፃሚ አይሆንም። ግፊቶች አስከፊ መዘዝ ሊያስከትሉ ይችላሉ።
የደረጃ ሚዛናዊነት ባዶ ሐረግ ብቻ ይመስላል፣ እና በዚህ ጊዜ ውስጥ ጥቂት አካላዊ ሂደቶች አሉይሳተፋል፣ ነገር ግን እንዳየነው፣ ያለ እሱ፣ ብዙዎቹ የምናውቃቸው ሕጎች አይሠሩም፣ ስለዚህ እነዚህን ልዩ፣ ባለቀለም፣ ትንሽ አሰልቺ ደንቦችን ትንሽ ማወቅ አለቦት። ይህ እውቀት ብዙ ሰዎችን ረድቷል. እነርሱን ለራሳቸው እንዴት እንደሚተገብሩ ተምረዋል፣ ለምሳሌ ኤሌክትሪክ ሰሪዎች፣ ከደረጃዎች ጋር አብሮ ለመስራት ደንቦቹን ማወቅ፣ እራሳቸውን ከአላስፈላጊ አደጋ ሊከላከሉ ይችላሉ።
