Wikipedie

Termodynamika: Porovnání verzí

Interaktivně procházet historii
← Přejít na předchozí porovnáníPřejít na další porovnání →
Smazaný obsah Přidaný obsah
VizuálníWikitext
m napřímení odkazu
JAnDbot (diskuse | příspěvky)
Roboti
1 711 601 editací
m napřímení redirectu Commonscat; kosmetické úpravy
Řádek 3:
'''Termodynamika''' je obor [[fyzika|fyziky]], který se zabývá procesy a vlastnostmi látek a polí spojených s [[teplo|teplem]] a tepelnými jevy; vychází přitom z obecných principů přeměny energie, které jsou popsány třemi termodynamickými větami. Termodynamika se dále dělí na studium rovnovážných a nerovnovážných procesů.<ref name="lasery">
{{Citace monografie
| příjmení = Vrbová | jméno = Miroslava | autor =Miroslava Vrbová | autor2 = a kolektiv
| titul = Oborová encyklopedie Lasery a moderní optika | vydavatel =Prometheus | místo = Praha
| rok = 1997 | počet stran = | kapitola = | strany = | isbn = 80-85849-56-9 | jazyk =
}}</ref> Historicky byl vývoj termodynamiky veden touhou zvýšit efektivitu prvních parních strojů, čímž se zabývala klíčová práce ''Úvahy o hybné síle ohně'' francouzského fyzika [[Nicolas Léonard Sadi Carnot|Sadiho Carnota]], často nazývaného otcem termodynamiky. O další rozvoj termodynamiky se zasadila formulace prvního a druhého zákona termodynamiky, na nichž se podíleli především William Thomson, pozdější [[lord Kelvin]], [[Rudolf Clausius]] a [[William John Macquorn Rankine|William Rankine]]. Samotný termín termodynamika je prvně doložen v roce 1849 v práci lorda Kelvina.
 
Řádek 17:
=== Historie ===
V roce 1821 se [[Nicolas Léonard Sadi Carnot]] seznámil s parním strojem v Magdeburgu, jehož fyzikální model se pokoušel v následujících letech formulovat. Své závěry publikoval v roce 1824 v díle Úvahy o hybné síle ohně (''Réflexions sur la Puissance Motrice du Feu'').<ref>{{Citace elektronického periodika
| příjmení = Kapoun | jméno = Jan | autor = Jan Kapoun | odkaz na autora = | spoluautoři =
| titul = Sadi Carnot: Úvahy o hnací síle ohně (1824)
| periodikum = Scienceworld | odkaz na periodikum = http://scienceworld.cz/
| datum vydání = 30-11-2004 | datum aktualizace = | datum přístupu = 02-08-2011
| ročník = | číslo = | strany = | issn =
| url = http://scienceworld.cz/fyzika/sadi-carnot-uvahy-o-hnaci-sile-ohne-1824-2063
}}</ref> Popsal v něm cyklus stroje, kde probíhá ohřívání, expanze, ochlazení a opětné stlačení [[ideální plyn|ideálního plynu]], dnes známý jako [[Carnotův cyklus]]. Díky tomu dílu je francouzský fyzik považován za zakladatele termodynamiky.
 
[[Rudolf Clausius]] formuloval první a druhou větu termodynamiky (1850), zavedl pojem kruhových (1854), nevratných procesů (1862) a entropie (1865). Dokázal význam termodynamické metody v teorii elektrických jevů, např. u [[Elektrolýza|elektrolýzy]], polarizace dielektrik a v [[Termoelektrický jev|termoelektřině]].<ref name="malisek">{{Citace monografie | příjmení = Malíšek | jméno = Vladimír |autor = Vladimír Malíšek | titul = Co víte o dějinách fyziky | vydavatel = Horizont | místo = Praha | rok = 1986 | počet stran = | kapitola = | strany = 141-144 | isbn = | jazyk = }}</ref>
 
Termodynamiku dále obohatili Kelvin, Rankine, Gibbs, Nernst a Planck. První jmenovaný – [[William Thomson]] známý jako lord Kelvin se již ve svých 22 letech stal profesorem „přírodní filozofie“ na univerzitě v Glasgowě, kde zůstal až do své smrti. Ve svých 24 letech zavedl pojem absolutní teploty a [[Kelvin|teplotní stupnici]], dnes po něm pojmenovanou. Podařilo se mu v roce 1851 formulovat samostatně druhou větu termodynamiky a zasazoval se o použití metod termodynamiky ve všech oblastech fyziky. V roce 1853 objevil s Joulem jev, který se dnes nazývá [[Joulův-Thomsonův jev|Joulův-Thomsonův]] a využívá se ke zkapalňování plynů. Teorie tohoto jevu se stala základem termodynamiky nevratných procesů. Odvodil také relace pro závislost teploty varu kapalin na tlaku par a na dalších parametrech (1870).<ref name="malisek"/>
<center>
<gallery perrow="6">
Soubor:Sadi Carnot.jpeg|[[Nicolas Léonard Sadi Carnot|Sadi Carnot]]<br />(1796 – 1832)
File:W J M Rankine.JPG|[[William Rankine]]<br />(1820 - 1872)
Soubor:Rudolf clausius.jpg|[[Rudolf Clausius]]<br />(1822 – 1888)
Řádek 49:
|url=http://www.eoht.info/page/Thermo-dynamics
|title=Thermodynamics (etymology)
|publisher=EoHT.info }}</ref>
Zprvu bylo psáno ve formě s pomlčkou jako adjektivum (termo-dynamických) a 1854 až 1868 jako podstatné jméno termo-dynamika reprezentovalo vědu o zobecněných tepelných strojích.<ref name=eoht/>
Součásti slova termodynamiky je odvozeno z řeckého slova θέρμη čti [termé], což znamená teplo, a δύναμις čti [dynamis], což znamená moc i sílu.<ref>
Řádek 67:
Pierre Perrot tvrdí, že termín termodynamika byl vytvořen v roce 1858 Jamesem Joulem pro pojmenování vědy o vztazích mezi teplem a energií.<ref name="Perrot" >
{{Citace monografie
| příjmení = | jméno = |autor = Pierre Perrot
| titul = A to Z of Thermodynamics
| vydavatel = Oxford University Press| místo = | rok = 1998 | strany = | isbn = 0-19-856552-6
Řádek 74:
</ref><ref>
{{Citace monografie
| příjmení = | jméno = |autor = John O. E. Clark
| titul = The Essential Dictionary of Science
| vydavatel = Barnes & Noble Books| místo = | rok = 2004| strany = | isbn = 0-7607-4616-8
Řádek 82:
V r. 1858 je již termín termo-dynamika jako ustálený pojem používán v článku William Thomsona „An Account of Carnot's Theory of the Motive Power of Heat“.<ref name=kelvin1849>Kelvin, William T. (1849) „An Account of Carnot's Theory of the Motive Power of Heat – with Numerical Results Deduced from Regnault's Experiments on Steam.“ ''Transactions of the Edinburg Royal Society, XVI. January 2.''[http://visualiseur.bnf.fr/Visualiseur?Destination=Gallica&O=NUMM-95118 Scanned Copy]</ref>
 
== Klíčové termodynamické pojmy a veličiny ==
Pro formulaci termodynamických zákonů a k popisu termodynamických jevů jsou důležité následující [[fyzikální veličina|veličiny]]:
* [[teplota]] – v [[Teplota#Termodynamické zavedení teploty|obecném pojetí]] nebo častěji jako [[Teplota#Definice teploty pomocí druhé věty termodynamické|termodynamická teplota]]
Řádek 100:
| autor = Anatol Malijevský | autor2 = Josef P. Novák | autor3 = Stanislav Labík | spoluautoři = Ivona Malijevská
| titul = Breviář fyzikální chemie | dostupnost = online | url = http://www.vscht.cz/fch/cz/pomucky/BREVALL.pdf
| druh nosiče = pdf | vydání = | vydavatel = Ústavu fyzikální chemie VŠCHT | místo = Praha
| datum vydání = 24-01-2001 | datum aktualizace = | datum přístupu = 02-08-2012
| kapitola = Kapitola 3, Základy termodynamiky | strany = 66 | jazyk = český
Řádek 106:
</ref>
 
=== Postuláty ===
První postulát termodynamiky uvádí, že ''libovolný izolovaný systém po uplynutí určité doby dospěje do rovnovážného stavu, který není nikdy spontánně narušen''. Druhý postulát říká, že ''stav systému v rovnováze je jednoznačně určen souborem všech vnějších parametrů a jediným parametrem vnitřním''.
 
=== Zákony neboli věty ===
[[první termodynamický zákon|První hlavní věta]] vyjadřuje [[zákon zachování energie]], [[druhý termodynamický zákon|druhá hlavní věta]] říká, že [[teplo]] se nemůže samovolně předávat z chladnějšího tělesa teplejšímu, a [[třetí termodynamický zákon|třetí hlavní věta]] se týká chování látek v blízkosti [[absolutní nula|absolutní termodynamické nuly]].
 
==== Nultá věta termodynamická ====
Dle '''nulté věty termodynamické''' je teplota (intenzivní stavová proměnná) ve všech systémech s tepelně vodivými stěnami, jež jsou spolu v rovnováze, stejná;<ref name="term_pevne">{{Citace elektronické monografie
| příjmení = Leitner | jméno = Jindřich | autor = Jindřich Leitner | příjmení2 = Voňka | jméno2 = Petr | autor2 = Petr Voňka
| titul = Termodynamika materiálů | odkaz na titul = | dostupnost = PDF online | url = http://www.vscht.cz/ipl/termodyn/termmatskr.htm
| vydání = | typ vydání = | vydavatel = VŠCHT, Fakulta chemické technologie | místo = Praha | datum vydání =
| datum aktualizace = | datum přístupu = 2011-8-4 | edice = | subedice = | kapitola = 1. Základní pojmy a principy
| typ kapitoly = | url kapitoly = http://www.vscht.cz/ipl/termodyn/termmatpdf/Kapitola%201.pdf | číslování =
| strany = 16 | lokace = | isbn = | doi = | id = | poznámka = | jazyk = }}</ref>
 
==== První věta termodynamická ====
'''[[První termodynamický zákon|První větu termodynamickou]]''' lze pojímat jako speciální formulací obecného zákona zachování energie v uzavřeném systému s možností konání práce a výměny tepla, která definuje stavovou funkci – vnitřní energii U, jenž je vlastností daného stavu uzavřeného systému závislou na fyzikálních veličinách práce a teplo;<ref name="term_pevne"/>
 
==== Druhá věta termodynamická ====
'''[[Druhý termodynamický zákon|Druhá věta termodynamická]]''' axiomaticky zavádí stavovou funkci S zvanou entropie, pro jejíž diferenciál platí dS=δQ/T ≥ 0, kde rovnost nastává pouze pro vratné děje, nerovnost pro děje nevratné;<ref name="term_pevne"/>
 
==== Třetí věta termodynamická ====
A konečně podle '''[[Třetí termodynamický zákon|třetí věty termodynamické]]''' je entropie každé ideálně krystalické a dokonale čisté látky rovna nule při teplotě 0 K.<ref name="term_pevne"/>
 
Řádek 137:
[[Klasická termodynamika]] studuje systémy z [[makroskopické]]ho hlediska. Oproti tomu [[statistická termodynamika]] bere v potaz obrovské soubory částic, z nichž je složen typický termodynamický systém, jehož vlastnosti popisuje statistickými metodami tak, že umožňuje nalézt vztahy mezi vlastnostmi zúčastněných částic a makroskopickými projevy systému – termodynamickými funkcemi. Při známých vlastnostech molekul (např. délky vazeb, hmotnost, stavba molekuly a charakteristiky mezimolekulárních sil), lze provést výpočet všech termodynamických funkcí daného systému bez další potřeby přímých experimentálních dat. <ref name="boub-uvod">
{{Citace monografie
| příjmení = Boubelík | jméno = Tomáš | autor = Tomáš Boubelík
| titul = Statistická termodynamika
| vydavatel = Academia | místo = Praha
| rok = 1996 | počet stran =199 | kapitola = úvod | strany = 15 | isbn = 80-200-0566-8 | jazyk =}}
</ref>
 
Řádek 146:
Téměř všechny činnosti a procesy v přírodě zahrnují interakce mezi hmotou a energií. Aplikace základních termodynamických principů má proto velký význam v mnoha technických a vědeckých oborech, ať už jde o lidské tělo, jaderné elektrárny či proudové motory, vše se musí řídit zákony termodynamiky. Následující text stručně popisuje některé oblasti aplikované termodynamiky.
[[Soubor:JamesWattEngine.jpg|thumb|Model motoru představující Wattovo dvojčinné paralelní propojení postavený Samuelem Pembertonem mezi 1880–1890. Zdá se, že neužívá Wattova výparníku.]]
* Inspirací termodynamiky byla zejména oblast problémů spjatých s [[Tepelný stroj|tepelnými stroji]]. Primitivní [[parní stroj]]e a turbíny vznikaly do značné míry náhodným experimentováním, prakticky využitelný stroj stvořil až [[James Watt]]. Zrod vědního oboru termodynamiky akceleroval vývoj technicky dokonalých parních strojů (druhá polovina 19. stol.) např. parní turbíny přetlakové ([[Charles Algernon Parsons]]) a akční ([[Gustaf de Laval]]).<ref name="malisek"/> V téže době vznikly i [[spalovací motor]]y zážehové ([[Nikolaus Otto]]) či vznětové ([[Rudolf Diesel]]) a v neposlední řadě reaktivní motory, zejména raketové ([[Hermann Oberth]], [[Wernher von Braun]], [[Robert Esnault-Pelterie]]). Zdokonalení těchto strojů bylo možné jen se znalostí termodynamických pracovních cyklů, výpočtů účinnosti a dalších termodynamických parametrů.<ref name="malisek"/> Konečně nelze pominout ani využití termodynamických principů v [[chladicí stroj|chladicích strojích]].
* V [[biotechnologie|biotechnologických oborech]], lékařských vědách a [[molekulární biologie|molekulární biologii]] lze s využitím principů klasické a statistické termodynamiky popsat vše od orgánů jako je srdce až po jednotlivé [[enzym]]y a bílkoviny. Pomocí termodynamických principů lze pochopit molekulární mechanismy celé řady biologických funkcí, jako je enzymatická katalýza, [[buněčná signalizace]], [[buněčné dýchání]] či [[fotosyntéza]].
* V [[meteorologie|meteorologii]] lze se znalostí termodynamiky atmosféry, přenosu tepla a [[mechanika tekutin|mechaniky tekutin]] popsat a předvídat různé typy projevů [[počasí]]. Významným příkladem aplikace je předpověď bouřek a [[tropická cyklóna|tropických cyklón]]. Tropický cyklón může být modelován jako tepelný motor poháněný atmosférickými teplotními rozdíly. Teplý vlhký vzduch stoupá vzhůru, kde se kondenzuje, což vede k velkému množství latentního tepla, které se uvolní a může být přeměněno na kinetickou energii bouře.
== Odkazy ==
=== Reference ===
<references />
=== Literatura ===
* {{Citace monografie
| příjmení = Boublík| jméno = Tomáš|autor = Tomáš Boublík
| titul = Chemická termodynamika: stavy hmoty, termodynamika a statistická termodynamika
| vydavatel = Karolinum| místo = Praha| rok = 2006| počet stran = 189| isbn = 80-246-1256-9| jazyk =
}}
* {{Citace monografie
| příjmení = Boublík| jméno = Tomáš|autor = Tomáš Boublík
| titul = Statistická termodynamika
Řádek 164:
| jazyk =
}}
* {{Citace monografie
| příjmení = Dufek| jméno = Milan|autor = Milan Dufek
| titul = Termodynamika látkových soustav
Řádek 170:
| jazyk =
}}
* {{Citace monografie
| příjmení = Fischer| jméno = Oldřich| autor = Oldřich Fischer
| příjmení2 =| jméno2 =| autor2 = a kolektiv
Řádek 186:
| jazyk =
}}
* {{Citace monografie
| příjmení = Hejzlar| jméno = Radko| autor = Radko Hejzlar
| titul = Termodynamika
Řádek 193:
| jazyk =
}}
* {{Citace monografie
| příjmení = Malíšek| jméno = Vladimír|autor = Vladimír Malíšek
| titul = Co víte o dějinách fyziky
Řádek 199:
| jazyk =
}}
* {{Citace monografie
| příjmení = Kapičková| jméno = Olga|autor = Olga Kapičková
| příjmení2 = Vodák| jméno2 = František| autor2 = František Vodák
Řádek 206:
| jazyk = | vydání = přepracované, 2
}}
* {{Citace monografie
| příjmení = Kvasnica| jméno = Jozef|autor = Jozef Kvasnica
| titul = Termodynamika
Řádek 214:
:''Zdánlivě stará ale nikoli zastaralá publikace teoretické termodynamiky se systematickým výkladem a širokým záběrem, asi neexistuje podobně systematická česká monografie o termodynamice; nevýhodou může být pro někoho zastaralý systém jednotek''
 
* {{Citace monografie
| příjmení = Leitner| jméno = Jindřich|autor = Jindřich Leitner
| příjmení2 = Voňka| jméno2 = Petr| autor2 = Petr Voňka
Řádek 220:
| vydavatel = Vydavatelství VŠCHT| místo = Praha| rok = 1997| počet stran = 211| isbn = 80-7080-283-9
| jazyk = | vydání = 1}}
* {{Citace monografie
| příjmení = Maršák| jméno = Zlatěk|autor = Zlatěk Maršák
| titul = Termodynamika a statistická fyzika
Řádek 226:
| jazyk = | vydání = 3
}}
* {{Citace monografie
| příjmení = Maršík| jméno = František| autor = František Maršík
| příjmení2 = Dvořák| jméno2 = Ivan| autor2 = Ivan Dvořák
Řádek 233:
| jazyk =
}}
* {{Citace monografie
| příjmení = Maršík| jméno = František| autor = František Maršík
| titul = Termodynamika kontinua
Řádek 239:
| jazyk = |vydaní = 1
}}
* {{Citace monografie
| příjmení = Moore | jméno = Walter John |autor = Walter John Moore
| titul = Fyzikální chemie
Řádek 247:
}}
: ''Velmi solidně zpracované termodynamické kapitoly, na úrovni úvodního VŠ kursu, navíc obsaženo mnoho okrajových aplikací termodynamiky v chemii, pevných látkách apod.''
* {{Citace monografie
| příjmení = Nožička| jméno = Jiří|autor = Jiří Nožička
| titul = Matematické základy fenomenologické termodynamiky
Řádek 253:
| jazyk = | vydání = 1
}}
* {{Citace monografie
| příjmení = Obdržálek| jméno = Jan| autor = Jan Obdržálek
| příjmení2 = Vaněk| jméno2 = Alois| autor2 = Alois Vaněk
Řádek 259:
| vydavatel = Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, Pedagogická fakulta| místo = Ústí nad Labem| rok = 2000| počet stran =| strany = 226| isbn = 80-7044-283-2| jazyk = | vydání = opr. a rozš., 2
}}
* {{Citace monografie
| příjmení = Rousek| jméno = Miroslav| autor = Miroslav Rousek
| příjmení2 = Klepárník| jméno2 = Ivan| autor2 = Ivan Klepárník
Řádek 267:
| jazyk = | vydání = 1
}}
* {{Citace monografie
| příjmení = Sodomka| jméno = Lubomír| autor = Lubomír Sodomka
| příjmení2 = Sodomková| jméno2 = Magdalena| autor2 = Magdalena Sodomková
Řádek 274:
| jazyk =
}}
* {{Citace monografie
| příjmení = Svoboda| jméno = Emanuel |autor = Emanuel Svoboda
| příjmení2 = Bakule| jméno2 = Roman| autor2 = Roman Bakule
Řádek 283:
}}
: ''Kvalitní úvodní vysokoškolský kurs ve stručnějším zpracování, směšuje obecnou termodynamiku s kinetickou teorií – dobré pro názorné pochopení, horší pro ilustraci obecné termodynamiky.''
* {{Citace monografie
| příjmení = Vacek| jméno = Karel|autor = Karel Vacek
| titul = Termodynamika
Řádek 291:
 
=== Související články ===
* '''Klíčové pojmy''': [[termodynamický systém]], [[stav systému]], [[vnitřní energie]], [[teplo]], [[Termodynamická teplota|teplota]], [[termodynamická soustava]], [[ideální plyn]]
* '''Termodynamické děje''': [[termodynamický děj]], [[izotermický děj]] , [[izobarický děj]], [[izochorický děj]], [[adiabatický děj]], [[polytropický děj]], [[tepelná výměna]]
* '''Zákony termodynamiky''':[[stavová rovnice]], [[Daltonův zákon]], [[Mayerův vztah]], [[Charlesův zákon]], [[Boyleův-Mariottův zákon]], [[Gay-Lussacův zákon]], [[Poissonův zákon]], [[Stefanův-Boltzmannův zákon]], [[zákon zachování hmotnosti]], [[Boltzmannova rovnice]], [[Planckův vyzařovací zákon]]
* '''Konstanty''': [[Boltzmannova konstanta]], [[univerzální plynová konstanta]], [[Avogadrova konstanta]], [[Stefanova-Boltzmannova konstanta]], [[Faradayova konstanta]]
* '''Šíření tepla''': [[šíření tepla]], [[vedení tepla]], [[Sálání|tepelné záření]]
* '''Skupenské a modifikační přeměny''': [[skupenská přeměna]], [[tání]], [[tuhnutí]], [[var]], [[vypařování]], [[kapalnění]], [[sublimace]], [[desublimace]], [[skupenské teplo tání]], [[skupenské teplo tuhnutí]], [[skupenské teplo varu]], [[teplota tání]], [[teplota tuhnutí]], [[teplota varu]]
* '''Vybrané veličiny''': [[Práce (fyzika)|práce]], [[tlak]], [[objem]], [[měrné teplo]], [[tepelná kapacita]], [[tepelná roztažnost]], [[vnitřní energie]], [[entalpie]], [[entropie]], [[Helmholtzova volná energie]], [[Gibbsova volná energie]], [[látkové množství]], [[chemický potenciál]], [[fugacita]], [[Součinitel tepelné vodivosti]]
 
=== Externí odkazy ===
;Cizojazyčné
{{commonsCommonscat|Category:Thermodynamics}}
{{wikiquote|en:Thermodynamics}}
 
* {{en}} [http://tigger.uic.edu/~mansoori/Thermodynamic.Data.and.Property_html Thermodynamics Data & Property Calculation Websites]
* {{en}} [http://tigger.uic.edu/~mansoori/Thermodynamics.Educational.Sites_html Thermodynamics Educational Websites]
* {{en}} [http://scienceworld.wolfram.com/physics/topics/Thermodynamics.html Thermodynamics at ''ScienceWorld'']
Řádek 313:
;Česky
{{wiktionary|termodynamika}}
* [http://fikus.omska.cz/~bojkovsm/termodynamika Termodynamika: výlet do historie]. [Pardubice]: Martin Bojkovský [cit. 2012-03-21].
* [http://webfyzika.fsv.cvut.cz Fyzikální webové stránky]. [Praha: ČVUT v Praze, fakulta strojní], [2007?]- [cit. 2012-03-21]. .
 
[[Kategorie:Termodynamika]]
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/wiki/Termodynamika“