熱力学という言葉は、熱を意味する「サーモ」と「変化」を意味する「ダイナミクス」という 2 つの単語から派生しています。したがって、熱力学は、物質の物理的および化学的特性に対するエネルギー移動とその影響を扱う科学の一部門です。ある状態から別の状態に到達する間に発生する熱量または仕事の移動は、熱力学の主な関心事です。簡単に言えば、熱力学の基本は、エネルギー、熱、温度、および仕事の関係を研究することであると言えます。熱力学の 4 つの法則は、これらの特性の動作を支配します。 1749 年、ウィリアム トムソンはこの挙動を熱力学と名付けました。熱力学の定義、応用、ステートメント、および例の基礎に関する注記を読み続けてください。
熱力学の基礎とは?
熱力学は、熱とその仕事およびエネルギーとの関係に関係する自然科学の一分野です。化学反応にはエネルギー変化が伴います。つまり、化学結合を切断するためにエネルギーが消費され、結合が形成されるときにエネルギーが放出されます。熱力学の法則は、いくつかの分子が関与する巨視的なシステムのエネルギー変化を扱います。
システムとその周辺
システムとは、観測されている宇宙の部分を指します。環境とは、システムを除く宇宙のすべてのものを指します。
宇宙 =システム + 環境。
熱力学における系の種類
オープン システム:物質とエネルギーの両方を周囲と交換できるシステムです。
閉鎖系:エネルギーのみを周囲と交換できる系です.
孤立したシステム:エネルギーも物質も周囲と交換できないシステム。
熱力学の法則
熱力学の第一法則は次のように述べています。あるフォームから別のフォームにのみ転送できます。第 1 法則によれば、システムの内部エネルギーは、そのシステムで行われている仕事に等しくなければならず、システムに出入りする熱とシステムで行われるその他の仕事をプラスまたはマイナスします。この法則は、保存の法則とも呼ばれます。熱力学の第一法則の数式は次のとおりです。
ΔU =Q − W
熱力学の第 2 法則は、孤立した系の全エントロピーは決して減少しないと述べています。この法則はさまざまな科学者によって提案されました。
ケルビン プランクの声明:貯留層からの熱の吸収と、その熱の完全な仕事への変換だけが唯一の結果となるプロセスはあり得ません。
クラウジウスの声明:冷たい物体から熱い物体への熱の移動だけが唯一の結果となるプロセスはあり得ません。
熱力学第二法則の数式は次のとおりです:
dq/dξ =T(dS/dξ)
熱力学の第 3 法則は、系の温度が絶対零度に近づくと、そのエントロピーが一定になるか、エントロピーの変化がゼロになることを示しています。熱力学の第三法則は、ネルンストの法則として知られています。熱力学の第 3 法則の数式は次のとおりです。
S=klogW
熱力学のゼロ法則では、2 つの物体 A と B が別の物体 C と熱平衡状態にある場合、物体 A と B も互いに熱平衡状態にあると述べています。
熱力学の法則の限界
1.どちらの方向にも熱の通過に制限はありません。第 1 法則は、吸収される熱とシステムによって実行される仕事との間に明確な関係を確立します。第 1 法則は、熱が冷たい端から熱い端に移動できるかどうかを述べていません。たとえば、氷を低温に冷やしても熱は取り除かれません。なすべき外部の作業がいくつかあります。
2.反応が実行可能かどうかを説明しない:第 1 法則は、プロセスが実行可能かどうかを指定しません。たとえば、ロッドの一端を加熱すると平衡が達成されなければなりませんが、これはある程度のエネルギー消費によってのみ達成できます。
3.実際には、熱エネルギーを同等の量の労力に変換することは不可能です。これらの制約を克服するには、熱力学の第 2 法則として知られる別の法則が必要です。
結論
熱力学は、化学の最も重要な章の 1 つです。このトピックでは、物質の物理的および化学的特性に対するエネルギー移動とその影響を扱います。熱力学の基礎を学ぶ資料を探しているとします。その場合、さまざまな種類の熱力学が関係します:等温過程、断熱過程、等容過程、等圧過程などです。
