Thermodynamica | tak van de fysica die de relaties tussen warmte, temperatuur en energie bestudeert
Thermodynamica is een tak van de natuurkunde die de relaties bestudeert tussen warmte, temperatuur en energie. In de thermodynamica wordt vaak een tak van wiskunde, statistiek genaamd, gebruikt om de beweging van deeltjes te bestuderen.
Thermodynamica is nuttig omdat zij ons helpt begrijpen hoe de wereld van de zeer kleine atomen zich verhoudt tot de grootschalige wereld die wij dagelijks zien.
De thermodynamica kent ook twee hoofdtakken, de klassieke thermodynamica en de statistische thermodynamica. Een belangrijk idee in de thermodynamica is dat van een thermodynamisch systeem.
Een voorbeeld van een thermodynamisch systeem is een baksteen. Een baksteen bestaat uit vele atomen die allemaal hun eigen eigenschappen hebben. Alle thermodynamische systemen hebben twee soorten eigenschappen, uitgebreide en intensieve. Voor de baksteen zijn de uitgebreide eigenschappen degene die je krijgt door alle atomen op te tellen. Zaken als volume, energie, massa en lading zijn uitgebreid, omdat twee dezelfde stenen samen twee keer zoveel massa hebben als één steen. De intensieve eigenschappen van de steen zijn die welke u krijgt als u kijkt naar het gemiddelde van alle atomen. Zaken als temperatuur, druk en dichtheid zijn intensief, omdat twee dezelfde stenen nog steeds dezelfde temperatuur hebben als één steen alleen.
Wetten van de thermodynamica
Er zijn vier wetten van de thermodynamica die aangeven hoe energie tussen twee voorwerpen kan worden verplaatst in de vorm van warmte. De wetten van de thermodynamica geven aan hoe de energie in een systeem verandert en of het systeem goed kan samenwerken met zijn omgeving.
- Wet van de thermodynamica
Als twee systemen een gelijke warmtestroom heen en weer hebben en een van de twee systemen een gelijke warmtestroom heen en weer heeft met een ander systeem, hebben alle drie de systemen een gelijke warmtestroom met elkaar.
Een toename van energie in een systeem is hetzelfde als de energie die aan een systeem wordt gegeven in de vorm van warmte of arbeid. Energie kan niet worden gecreëerd of vernietigd, alleen veranderd. De hoeveelheid energie die aan een systeem wordt gegeven, is dezelfde hoeveelheid energie die aan de omgeving wordt onttrokken.
Wanneer een paar systemen met verschillende temperaturen elkaar raken, zal de warmte van warm naar koud stromen totdat de temperatuur van de systemen gelijk wordt.
- Derde wet van de thermodynamica
Wanneer een systeem een temperatuur heeft van 0 kelvin, het absolute nulpunt (de laagste temperatuur), is de entropie (energie die niet kan worden gebruikt om arbeid te verrichten) gelijk aan 0.
Toepassingen van thermodynamica
Vroeger werd de thermodynamica bestudeerd om stoommachines beter te laten werken. Nu worden ideeën uit de thermodynamica gebruikt bij van alles en nog wat, van het maken van motoren tot het bestuderen van zwarte gaten.
Wetenschappers gebruiken de thermodynamica om vele redenen. Een daarvan is om betere motoren en koelkasten te maken. Een andere is om de eigenschappen van alledaagse materialen te begrijpen, zodat ze die in de toekomst sterker kunnen maken. Thermodynamica wordt ook gebruikt in de chemie om te verklaren welke reacties zullen werken en welke niet (deze studie staat bekend als chemische kinetiek). Thermodynamica is krachtig omdat eenvoudige modellen voor atomen goed werken om de eigenschappen van grote systemen zoals bakstenen te verklaren.
Gerelateerde pagina's
| Autoriteitcontrole: Nationale bibliotheken |
|
Vragen en antwoorden
V: Wat is thermodynamica?
A: Thermodynamica is een tak van de natuurkunde die de relaties tussen warmte, temperatuur en energie bestudeert.
V: Hoe wordt wiskunde gebruikt in de thermodynamica?
A: Wiskunde, met name statistiek, wordt in de thermodynamica vaak gebruikt om de beweging van deeltjes te bestuderen.
V: Wat zijn enkele toepassingen van de thermodynamica?
A: Thermodynamica helpt ons te begrijpen hoe de wereld van zeer kleine atomen zich verhoudt tot de grootschalige wereld die wij dagelijks zien. Er zijn twee hoofdtakken, de klassieke thermodynamica en de statistische thermodynamica.
V: Wat is een voorbeeld van een thermodynamisch systeem?
A: Een voorbeeld van een thermodynamisch systeem is een baksteen die bestaat uit vele atomen met hun eigen eigenschappen.
V: Wat zijn uitgebreide eigenschappen?
A: Uitgebreide eigenschappen zijn eigenschappen die u krijgt door alle atomen op te tellen, zoals volume, energie, massa en lading, omdat twee dezelfde stenen samen twee keer zoveel massa hebben als één steen.
V: Wat zijn intensieve eigenschappen?
A: Intensieve eigenschappen krijg je door te kijken naar het gemiddelde van alle atomen, zoals temperatuur, druk en dichtheid, omdat twee dezelfde stenen nog steeds dezelfde temperatuur hebben als één steen alleen.
