Termodinamica se ocupa cu studiul relatiilor dintre diversele forme ale energiei. De obicei, principiile termodinamicii sunt formulate referitor la un anumit sistem bine definit, de exemplu o cantitate precizata de substanta. Un sistem termodinamic este un sistem care poate interactiona cu mediul inconjurator cel putin pe doua cai, dintre care una trebuie sa fie un transfer de caldura. Un exemplu cunoscut este o cantitate de gaz inchisa intr-un cilindru cu un piston. Sistemul poate primi energie prin conductia caldurii si, de asemenea, este posibil ca asupra sistemului sa se efectueze un lucru mecanic, deoarece pistonul exercita o forta al carei punct de aplicatie se deplaseaza.
Termodinamica isi are originea in probleme extreme de practice. De exemplu, un motor sau o turbina cu aburi utilizeaza puterea calorica a carbunelui sau a unui alt combustibil, pentru a efectua un lucru mecanic care serveste la functionarea unui generator electric, pune in miscare un tren sau indeplineste o alta actiune utila. Motorul cu benzina al unui automobil are o functionare asemanatoare. Din cauza acestor explicatii practice, se obisnuieste sa se analizeze relatiile dintre diversele forme ale energiei pentru un sistem termodinamic nu in functie de lucrul mecanic efectuat asupra sistemului de catre mediul inconjurator, ci in functie de lucrul mecanic efectuat de catre sistem asupra mediului, care, conform legii a treia a lui Newton este egal cu lucrul mecanic efectuat asupra sistemului, luat cu semnul minus.
Caldura poate fi inteleasa pe baza energiei mecanice microscopice, adica pe baza energiilor cinetice si potentiale ale moleculelor individuale dintr-o substanta, iar principiile termodinamicii pot fi formulate si dintr-un punct de vedere microscopic.
Forta considerabila a termodinamicii si caracterul ei general provin din faptul ca ea nu depinde de detaliile structurii materiei.
2. Proprietati moleculare ale substantei
Mii de observatii fizice si chimice sprijina ipoteza ca, in toate fazele ei, substanta este compusa din particule minuscule, numite molecule. Moleculele unei substante oarecare sunt identice. Ele au aceeasi structura, aceeasi masa si aceleasi proprietati mecanice si electrice.
Cel mai simplu model de molecula este acela al unei sfere rigide, asemanatoare unei mici bile de biliard, capabile sa se miste, sa se ciocneasca cu alte molecule sau cu un perete, si sa exercite forte de atractie sau de respingere asupra moleculelor invecinate. In unele domenii ale fizicii si chimiei este important sa se aiba in vedere structura moleculei, dar in momentul de fata nu e necesar. Cele mai mici molecule au dimensiuni de ordinul a 10-10 m, iar cele mai mari sunt de cel putin 10 000 de ori mai mari.
O caracteristica esentiala a unei molecule este forta care se exercita intre ea si o molecula invecinata. Exista, desigur, o forta de atractie gravitationala in cadrul oricarei perechi de molecule, dar ea se dovedeste neglijabila in comparatie cu fortele pe care le analizam. Fortele care asigura coeziunea moleculelor unui lichid sau solid sunt in special de natura electrica si nu se supun unei legi simple de tipul inversului patratului.
Moleculele unui gaz au cea mai mare energie cinetica, de fapt atat de mare, incat in medie ele se afla foarte departe unele de altele, acolo unde exista numai forte atractive foarte slabe. O molecula a unui gaz se misca rectiliniu pana cand are loc o ciocnire fie cu o alta molecula, fie cu nu perete. Analiza matematica a unei reuniuni de asemenea molecule idealizate aflate in miscare rectilinie intre ciocniri, constituie teoria cinetica a gazelor si a fost realizata de Clausius, Maxwell si Boltzmann spre sfarsitul secolului al nouasprezecelea.
Majoritatea substantelor obisnuite se afla in faza solida la temperaturi joase. Atunci cand temperatura creste peste o valoare definita, se obtine starea lichida si, atunci cand temperatura lichidului creste, substanta trece in stare gazoasa. Tranzitia de la solid la lichid si apoi la gaz se face in directia cresterii temperaturii.
3.Dovezi ale existentei atomilor si moleculelor
Pana in secolul al XIX-lea , conceptia atomista era in buna parte doar o ipoteza. La inceputul secolului trecut, ea a fost folosita direct de fizicieni si chimisti pentru intelegerea unor fapte experimentale. Este vorba in primul rand de experiente de chimie ale caror rod au fost legea proportiilor definite si legea proportiilor multiple. Prima lege evidenteaza faptul ca la formarea unui compus chimic substantele se combina numai in proportii determinate. Legea proportiilor multiple ( legea lui Dalton, 1803) afirma ca atunci cand doua substante se combina in mai multe moduri, o cantitate x dintr-o substanta reactioneaza cu cantitati determinate y1, y2, y3 din a doua substanta, care se raporteaza intre ele ca numere intregi mici.
- Ion, B., Lucian, B., Dumitru, C., Adrian, C., Viorica, C., Lucian, G., Mircea, R. -COMPENDIU DE FIZICA pentru admitere in invatamantul superior, Editura Stiintifica, Bucuresti, 1971.
- Francis, W., Mark, W., Hugh, D. -FIZICA, Editura Didactica si pedagogica, Bucuresti, 1983.
- Internet: www.Google.com- Termodinamica.
Pentru a descărca acest document,
trebuie să te autentifici in contul tău.
