- Qu'est-ce que la thermodynamique ?
- Système thermodynamique
- Lois de la thermodynamique
- Thermodynamique chimique
Nous expliquons ce qu'est la thermodynamique et en quoi consiste un système thermodynamique. Aussi, quelles sont les lois de la thermodynamique.
Qu'est-ce que la thermodynamique ?
C'est ce qu'on appelle la thermodynamique (du grec thermos, "Chaleur" et dynamos, "Puissance, force") à la branche de physique qui étudie les actions mécaniques de la chaleur et d'autres formes similaires d'énergie. Son étude aborde les objets comme de véritables systèmes macroscopiques, à travers la méthode scientifique et le raisonnement déductif, en prêtant attention à des variables étendues telles que entropie, l'énergie interne ou la le volume; ainsi que des variables non extensives telles que Température, la Pression ou le potentiel chimique, entre autres types de grandeurs.
Cependant, la thermodynamique n'offre pas d'interprétation des grandeurs qu'elle étudie, et ses objets d'étude sont toujours systèmes en état d'équilibre, c'est-à-dire ceux dont les caractéristiques sont déterminables par des éléments internes et non pas tant par des forces externes agissant sur eux. Pour cette raison, considérons que le énergie ne peut être échangé d'un système à un autre qu'en tant que Chauffer ou de travail.
L'étude formelle de la thermodynamique a commencé grâce à Otto von Guericke en 1650, un physicien et juriste allemand qui a conçu et construit la première pompe à vide, réfutant Aristote et sa maxime selon laquelle "la nature a horreur du vide" avec ses applications. Suite à cette invention, les scientifiques Robert Boyle et Robert Hooke ils ont affiné leurs systèmes et examiné la corrélation entre la pression, la température et le volume. Ainsi sont nés les principes de la thermodynamique.
Système thermodynamique
Un système thermodynamique est compris comme une partie de l'univers qui, à des fins d'étude, est conceptuellement isolée du reste et essaie de comprendre de manière autonome. Prendre connaissance de la manière dont l'énergie évolue ou se conserve et, en même temps, de ses échanges de la matière et/ou de l'énergie avec l'environnement ou avec d'autres systèmes similaires (le cas échéant). C'est donc une méthode d'étude de la thermodynamique.
Le principal critère de classification de ces systèmes repose sur leur degré d'isolement par rapport à l'environnement, distinguant ainsi :
- Systèmes ouverts. Ceux qui échangent librement énergie et matière avec leur environnement, comme le font la plupart des systèmes connus dans la vie de tous les jours. Par exemple : une voiture. On lui donne le carburant et il retourne à l'environnement des gaz Et de la chaleur.
- Systèmes fermés. Ceux qui échangent de l'énergie avec leur environnement, mais peu importe. C'est ce qui se passe avec un récipient fermé, comme une boîte de conserve, dont le contenu est invariable, mais perd de la chaleur avec lela météo, le dissipant dans l'air qui l'entoure.
- Systèmes isolés. Ceux qui, dans une certaine mesure, n'échangent ni énergie ni matière avec l'environnement. Il n'y a pas de systèmes parfaitement isolés, bien sûr, mais il y en a dans une certaine mesure : un thermos qui contient L'eau chaud conservera sa température pendant un certain temps, assez pour le garder isolé pendant un certain temps.
Lois de la thermodynamique
La « loi zéro » s'exprime logiquement ainsi : si A = C et B = C, alors A = B.
La thermodynamique est régie par ce qui est établi dans ses quatre principes ou lois fondamentaux, formulés par divers scientifiques tout au long de l'histoire de ce la discipline. Ces principes ou lois sont :
- Premier principe, ou Loi de conservation de l'énergie. Il stipule que la quantité totale d'énergie dans tout système physique isolé de son environnement sera toujours la même, bien qu'elle puisse être transformée d'une forme d'énergie en plusieurs formes différentes. En quelques mots : « L'énergie ne peut pas être créée ou détruite, seulement transformée.
- Troisième principe, ou loi du zéro absolu. Il dicte que l'entropie d'un système qui est amené au zéro absolu sera toujours une constante définie. Cela signifie qu'en atteignant le zéro absolu (-273,15 °C ou 0 K), les processus des systèmes physiques s'arrêtent et l'entropie a une valeur minimale constante.
- Principe zéro ou Loi de l'équilibre thermique. Elle est appelée « loi zéro » car, bien qu'elle ait été la dernière à se dérouler, les préceptes de base et fondamentaux qu'elle établit priment sur les trois autres lois. Il dicte que « si deux systèmes sont en équilibre thermique indépendamment avec un troisième système, ils doivent également être en équilibre thermique les uns avec les autres ».
Thermodynamique chimique
La thermodynamique chimique est un domaine d'étude distinct, axé sur la corrélation entre la chaleur et le travail, et le réactions chimiques, le tout encadré dans ce qui est établi par les principes de la thermodynamique. C'est-à-dire qu'il s'agit de l'application des lois de la thermodynamique, en particulier des deux premières, au monde des réactions entre substances et composés, afin d'obtenir les "équations fondamentales de Gibbs", qui régissent la manière dont le énergie chimique contenu dans les différents composés change et se transmet, ou comment le degré d'entropie du univers chaque fois qu'une réaction spontanée se produit.