L'histoire de la Thermodynamique

November 29

Thermodynamique découlaient des observations que les moteurs à vapeur produites chaleur et ne sont pas tout à fait efficace. Au 19ème siècle, les scientifiques articulés trois lois de la thermodynamique, qui décrit la relation complexe entre le travail et l'énergie; un autre scientifique a ajouté une quatrième loi au 20e siècle. Thermodynamique a de nombreuses applications, allant de la cosmologie à l'ingénierie, et est fondamentale pour l'étude de la physique.

Définition

Thermodynamique étudie la relation entre le travail et l'énergie. Lorsqu'il est utilisé dans un contexte scientifique, le travail décrit une force agissant sur un objet sur une distance donnée. L'équation «travail = force x distance" est l'expression mathématique de travail. L'énergie, en termes scientifiques, décrit la capacité d'effectuer des travaux. L'énergie a une variété de formes. En thermodynamique, l'énergie peut se référer à l'énergie cinétique, qui est l'énergie liée au mouvement, ou de l'énergie thermique, ce qui est de l'énergie liée aux changements de température. Thermodynamique concerne la transformation de l'énergie d'une forme à une autre ou d'un endroit à l'autre que le travail est effectué.

Développement

Les améliorations apportées par James Watt à la conception de la machine à vapeur dans les années 1760 a conduit à l'utilisation généralisée de la machine à vapeur et lancé l'industrialisation de l'Occident. Contemporains ne comprenaient pas pourquoi un moteur à vapeur était pas parfaitement efficace, ou pourquoi la chaleur était un sous-produit du travail du moteur à vapeur. Lorsque Sadi Carnot, Rudolf Clausius et William Thomson (Lord Kelvin) élucidé les principes de la thermodynamique au milieu des années 1800, ils ont expliqué ces énigmes. Carnot, Clausius et Thomson ont expliqué la relation entre l'énergie et le travail à travers une série de «lois».

Deux premières lois

Carnot articulé ce qui est maintenant connu comme la première loi de la thermodynamique dans les années 1820. La première loi, aussi appelée la loi de conservation de l'énergie, indique que l'énergie ne peut pas être détruit ou créé, mais peut changer de forme. Il en résulte que la quantité totale d'énergie dans l'univers, reste toujours la même. Clausius et Thomson conçus de ce qu'on appelle la seconde loi de la thermodynamique en 1850. Thomson a noté que la chaleur, qui est une forme d'énergie, ne pouvait pas se transformer en travail sans une certaine perte d'énergie, tandis que Clausius observé que la chaleur ne pouvait pas procéder d'un rhume opposer à un chaud. Ensemble, ces deux concepts expriment l'idée de l'entropie, le concept que l'énergie tend à se disperser à moins empêché de le faire.

Ajouts aux lois

James Clerk Maxwell a ajouté une autre loi dans les années 1870, a appelé la loi de zeroth parce qu'il devrait logiquement venir avant les autres lois. La loi zeroth décrit l'état d'équilibre que deux objets avec différentes températures atteignent quand ils entrent en contact. Walther Nernst ajouté la troisième loi de la thermodynamique au tournant du 20e siècle, qui exprimait la nature du zéro absolu. Nernst a révélé qu'aucune entropie existe à 0 degrés Kelvin (zéro absolu).

Les types

Thermodynamique a des applications dans de nombreux domaines qui ont été développés au cours du 20e siècle. Le travail de Clausius et d'autres a conduit à la thermodynamique statistique, qui étudie les mathématiques liées à un grand nombre de particules existantes dans un système fermé. Geothermodynamics concerne la thermodynamique à des pressions élevées. Biothermodynamics implique des organismes et de leurs écosystèmes. Thermodynamique chimique des études comment la composition d'une substance peut affecter ses propriétés thermodynamiques. thermodynamique Ingénierie applique des principes thermodynamiques des moteurs de construction ou des centrales électriques.