Termodynamik | gren af fysikken, der studerer forholdet mellem, varme, temperatur og energi
Termodynamik er en gren af fysikken, der undersøger forholdet mellem varme, temperatur og energi. En gren af matematikken, der kaldes statistik, bruges ofte i termodynamikken til at undersøge partiklers bevægelse.
Termodynamik er nyttig, fordi den hjælper os med at forstå, hvordan de meget små atomers verden hænger sammen med den store verden, som vi ser hver dag.
Termodynamikken har også to hovedgrene, der kaldes klassisk termodynamik og statistisk termodynamik. Et vigtigt begreb i termodynamikken er begrebet termodynamisk system.
Et eksempel på et termodynamisk system er en mursten. En mursten består af mange atomer, som alle har deres egne egenskaber. Alle termodynamiske systemer har to slags egenskaber, ekstensive og intensive. For murstenen er de ekstensive egenskaber dem, man får ved at lægge alle atomerne sammen. Ting som volumen, energi, masse og ladning er ekstensive, fordi to af den samme mursten sat sammen har dobbelt så meget masse som én mursten. Murstenens intensive egenskaber er de egenskaber, man får ved at se på gennemsnittet af alle atomerne. Ting som temperatur, tryk og massefylde er intensive, fordi to af den samme mursten stadig har den samme temperatur som en mursten alene.
Termodynamiske love
Der er fire termodynamiske love, der beskriver, hvordan energi kan flyttes mellem to objekter i form af varme. Termodynamikkens love peger på, hvordan energien i et system ændrer sig, og om systemet kan fungere godt sammen med sine omgivelser.
- Termodynamikkens nulpunktslov
Hvis to systemer har samme varmestrøm frem og tilbage, og et af de to systemer har samme varmestrøm frem og tilbage med et andet system, har alle tre systemer samme varmestrøm med hinanden.
En forøgelse af energien i et system er det samme som den energi, der gives til et system i form af varme eller arbejde. Energi kan ikke skabes eller ødelægges, men kun ændres. Den mængde energi, der gives til et system, er den samme mængde energi, der tages fra omgivelserne.
Hvis et par systemer, der berører hinanden med forskellige temperaturer, vil varmen strømme fra varmt til koldt, indtil systemernes temperatur bliver lige høj.
- Termodynamikkens tredje lov
Når et system har en temperatur på 0 kelvin, det absolutte nulpunkt (den laveste temperatur), er entropien (den energi, der ikke kan bruges til at udføre arbejde) 0.
Anvendelse af termodynamik
Tidligere studerede man termodynamikken for at få dampmaskiner til at fungere bedre. Nu bruges ideer fra termodynamikken i alt fra fremstilling af motorer til undersøgelse af sorte huller.
Forskere bruger termodynamikken af mange årsager. En af dem er at lave bedre motorer og køleskabe. En anden er at forstå egenskaberne ved hverdagens materialer, så de kan gøre dem stærkere i fremtiden. Termodynamik bruges også i kemi til at forklare, hvilke reaktioner der vil fungere, og hvilke der ikke vil fungere (denne undersøgelse kaldes kemisk kinetik). Termodynamikken er effektiv, fordi enkle modeller for atomer fungerer godt til at forklare egenskaberne ved store systemer som f.eks. mursten.
Relaterede sider
| Myndighedskontrol: Nationalbiblioteker |
|
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er termodynamik?
A: Termodynamik er en gren af fysikken, der studerer forholdet mellem varme, temperatur og energi.
Spørgsmål: Hvordan bruges matematik i termodynamikken?
A: Matematik, især statistik, bruges ofte i termodynamikken til at se på partiklers bevægelse.
Sp: Hvad er nogle af termodynamikkens anvendelsesområder?
A: Termodynamikken hjælper os med at forstå, hvordan verden af meget små atomer hænger sammen med den verden i stor skala, som vi ser hver dag. Den har også to hovedgrene, der kaldes klassisk termodynamik og statistisk termodynamik.
Spørgsmål: Hvad er et eksempel på et termodynamisk system?
A: Et eksempel på et termodynamisk system er en mursten, som består af mange atomer med hver deres egenskaber.
Spørgsmål: Hvad er omfattende egenskaber?
Svar: Ekstensive egenskaber er egenskaber, som man får ved at lægge alle atomerne sammen, f.eks. volumen, energi, masse og ladning, fordi to af den samme mursten lagt sammen har dobbelt så meget masse som én mursten.
Spørgsmål: Hvad er intensive egenskaber?
A: Intensive egenskaber er dem, man får ved at se på gennemsnittet af alle atomerne, f.eks. temperatur, tryk og massefylde, fordi to af den samme mursten stadig har den samme temperatur som en mursten alene.
