Введение в термодинамику: основные принципы и законы газа

Thermodynamics Basic Theory Compressed Air Wiki Physics of Air Compressors

Термодинамика является одной из самых интересных отраслей физики, особенно применительно к воздушным компрессорам. В этой статье представлено краткое введение в термодинамику с обсуждением основных принципов и законов Бойля и Чарльза для газов.

Каковы законы термодинамики?

Энергия существует в различных формах и бывает тепловой, физической, химической, излучаемой (свет и т.д.) и электрической. Термодинамика изучает тепловую энергию, т. е. ее способность вызывать изменения в системе или выполнять работу. Первый закон термодинамики отражает принцип сохранения энергии. Он гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена. Отсюда следует, что внутренняя энергия изолированной системы остается неизменной, постоянной и просто переходит из одного состояние в другое. Это означает, что тепло является формой энергии, которая может быть получена из работы или преобразована в нее. Второй закон термодинамики гласит, что природа стремится в направлении большего молекулярного хаоса. Энтропия — это мера беспорядка: твердые кристаллы, наиболее правильно структурированная форма материи, имеют очень низкие значения энтропии. Газы, которые отличаются более высокой степенью дезорганизации, имеют высокие значения энтропии. Потенциальная энергия изолированных энергетических систем, доступная для выполнения работы, уменьшается с увеличением энтропии. Второй закон термодинамики гласит, что тепло никогда не может "само по себе" перейти из области более низких температур в область более высоких.

Законы Бойля и Чарльза для газов

Закон Бойля утверждает, что если температура постоянна (изотерма), то произведение давления и объема постоянно.

Закон Чарльза гласит, что при постоянном давлении (изобаре) объем газа изменяется прямо пропорционально изменению температуры.

Общий закон о газах — это комбинация законов Бойля и Чарльза. Он говорит о том, как давление, объем и температура будут влиять друг на друга. формула

Общий закон о газах — это комбинация законов Бойля и Чарльза. Он говорит о том, как давление, объем и температура будут влиять друг на друга. Когда одна из этих переменных изменяется, это влияет как минимум на одну из двух других переменных.