Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

6: Термодинаміка

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    73318

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    \(S=k \log W\)— Напис на могилі Людвіга Больцмана, 1844-1906 рр. Больцман, який зародив мікроскопічну теорію термодинаміки, був змушений до самогубства критикою своїх однолітків, які вважали, що фізичні теорії не повинні обговорювати суто гіпотетичні об'єкти, такі як атоми.

    У такій країні, що розвивається, як Китай, холодильник - це знак сім'ї, яка прибула в середній клас, а автомобіль - остаточний символ багатства. Обидва вони є тепловими двигунами: пристроями для перетворення між теплом і іншими видами енергії. На жаль для китайців, жоден з них не є дуже ефективним пристроєм. Спалювання викопного палива зробило великі міста Китаю найбільш забрудненими на планеті, а загального енергопостачання країни недостатньо для підтримки американського рівня споживання енергії більш ніж невеликою часткою населення Китаю. Чи можемо ми якось маніпулювати енергією більш ефективним способом?

    Збереження енергії - це твердження про те, що загальна кількість енергії постійно постійна, що спонукає нас вірити, що будь-яке перетворення енергії можна скасувати - дійсно, закони фізики, які ви вивчили досі, навіть не відрізняють минуле від майбутнього. Якщо ви сідаєте в машину і їдете по кварталу, чистий ефект полягає в тому, щоб споживати частину енергії, яку ви заплатили на заправці, використовуючи її для обігріву околиць. Здавалося б, не існує жодного фундаментального фізичного принципу, щоб перешкодити вам відновити все це тепло і використовувати його знову наступного разу, коли ви захочете поїхати на диск. Більш скромно, чому б інженери не спроектувати двигун автомобіля так, щоб він відновив теплову енергію, яка в іншому випадку була б витрачена через радіатор і вихлоп?

    Важкий досвід, однак, показав, що конструктори все більш ефективних двигунів стикаються в цегляну стіну в певний момент. Генератори, які електрична компанія використовує для виробництва енергії на маслопаливному заводі, дійсно набагато ефективніші, ніж двигун автомобіля, але навіть якщо хтось готовий прийняти пристрій, який є дуже великим, дорогим і складним, виявляється, неможливо зробити ідеально ефективний тепловий двигун - не просто неможливо з сучасними технологіями, але неможливо через набір фундаментальних фізичних принципів, відомих як наука про термодинаміку. І термодинаміка - це не просто настирливий набір обмежень на теплові двигуни. Без термодинаміки немає ніякого способу пояснити напрямок стрілки часу - чому ми можемо згадати минуле, але не майбутнє, і чому легше зламати Гампті Депті, ніж знову зібрати його разом.

    Автори та атрибуція

    Template:ContribCrowell