Термодинамика
Наука о теплоте, энергии и превращениях между ними
Что такое термодинамика?
Термодинамика — это раздел физики, который изучает теплоту, работу, температуру и энергию. Она описывает, как тепловая энергия преобразуется в другие формы энергии и обратно, а также как она влияет на вещество.
Ключевая идея: Энергия не может быть создана или уничтожена — она может лишь менять форму. Термодинамика устанавливает правила, которым подчиняются эти превращения.
Основные понятия
- Система: Часть Вселенной, которую мы изучаем (например, газ в цилиндре).
- Окружающая среда: Всё, что находится за пределами системы.
- Внутренняя энергия ($U$): Суммарная кинетическая и потенциальная энергия всех молекул системы, измеряется в джоулях (Дж).
- Теплота ($Q$): Энергия, передаваемая за счёт разности температур (Дж).
- Работа ($W$): Энергия, передаваемая силой при перемещении (Дж).
- Температура ($T$): Мера средней кинетической энергии молекул (К или °C).
Температурные шкалы
Температуру можно измерять по трём распространённым шкалам:
Цельсий (°C)
Вода замерзает при 0°C
Вода кипит при 100°C
Фаренгейт (°F)
Вода замерзает при 32°F
Вода кипит при 212°F
Кельвин (K)
Вода замерзает при 273,15 K
Вода кипит при 373,15 K
Перевод: $T(K) = T(°C) + 273.15$
Шкала Кельвина является единицей измерения температуры в системе СИ. Абсолютный нуль ($0\,\text{K} = -273.15°C$) — это наименьшая возможная температура, при которой движение молекул практически прекращается.