Teromdynamika

Termodynamika jest działem fizyki, który zajmuje się badaniem energetycznych efektów wszelakich przemian fizycznych oraz chemicznych, jakie wpływają na zmiany energii wewnętrznej analizowanych układów. Nie należy utożsamiać jej wyłącznie z przemianami cieplnymi, zajmuje się ona bowiem przemianami fazowymi, jądrowymi, z udziałem jonów, a także efektami energetycznymi reakcji chemicznych, a nawet energią elektryczną.

Termodynamika - rodzaje

Układ termodynamiczny jest podstawowym pojęciem termodynamiki i oznacza układ wzajemnie oddziaływających na siebie ciał, który jest rozpatrywany jako całość. Charakteryzuje się on specjalnymi własnościami, które nazywa się termodynamicznymi parametrami stanu. Pojedyncza cząsteczka nie może być układem termodynamicznym, ale ich wystarczająco duża liczba już tak. Dla zobrazowania jako przykład można podać pojemnik z gazem doskonałym, który w przybliżeniu oddaje zachowanie rzeczywistych gazów. W zależności od obszaru działań wyróżniamy wiele typów termodynamiki takich jak termodynamika klasyczna, statystyczna, techniczna, chemiczna, kwantowa czy procesów nierównowagowych.

Termodynamika klasyczna, określana także fenomenologiczną jest dyscypliną, która trudni się makroskopowymi, równowagowymi zjawiskami termodynamicznymi. Zajmuje się ich badaniem tylko z perspektywy energetycznych efektów makroskopowych i nie zagłębia się w naturę tych przemian na poziomie pojedynczych cząsteczek. Opiera się o pewne aksjomaty, potwierdzone doświadczeniami. Nie zajmuje się ona zmiennością w czasie, gdyż jest to nauka analizująca układy w stanie równowagi. Część fizyków sądzi, że powinna być zwana termostatyką. Termodynamika techniczna z kolei służy analizie wymiany ciepła, czyli procesów przenikania, przejmowania, konwekcji oraz przewodzenia. Zajmuje się ona również zmianą energii cieplnej w inne rodzaje energii.

Termodynamika - codzienne zastosowania

Termodynamika jak jej sama nazwa wskazuje, powiązana jest bezpośrednio z temperaturą, a więc i z jej pomiarami. Wszelkiego rodzaju urządzenia takie jak termometr czerpią swoje podstawy z jej osiągnięć. Z pomocą termodynamiki można również wyliczyć wszelkie niezbędne parametry przemian cieplnych, np. czas topnienia pewnej objętości lodu, albo ilość ciepła niezbędną do zagotowania pewnej ilości wody. Choć wydają się to dzisiaj rzeczy dość oczywiste i nie odczuwamy potrzeby obliczania tych elementów, to warto wiedzieć, że wszystko to opiera się na osiągnięciach wszechobecnej fizyki, tym razem pod postacią omawianej termodynamiki.

Wiele można również powiedzieć o technicznych zastosowaniach termodynamiki. Bardzo istotna z punktu widzenia dziedzin takich jak elektrotechnika jest rozszerzalność temperaturowa ciał. Projektanci muszą ją uwzględniać przy budowie różnych urządzeń, wystawionych na ekspozycję zmiennych warunków cieplnych. Zwężanie bądź rozszerzanie się materiału pod wpływem zmian temperatury stanowi pewną przeszkodę, której analiza możliwa jest dzięki znajomości parametrów termodynamicznych. Nawet najbardziej elementarne pojęcie ciepła jest elementem termodynamiki. Znajdziemy ją wszędzie tam, gdzie obecna jest zmiana temperatury dowolnego ciała, zarówno jeżeli jest ono schładzane bądź ogrzewane.