Termodynamika: Porovnání verzí

'''Termodynamika''' je obor [[fyzika|fyziky]], který se zabývá procesy a vlastnostmi látek a polí spojených s [[teplo|teplem]] a tepelnými jevy; je součástí [[termika|termiky]]. Vychází přitom z obecných principů přeměny energie, které jsou popsány čtyřmi termodynamickými zákony (z historických důvodů číslovány nultý až třetí). Termodynamika se dále dělí na studium rovnovážných a nerovnovážných procesů.<ref name="lasery">

{{Citace monografie

}}</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.

 

=== Historie ===

V roce 1821 se [[Nicolas Léonard Sadi Carnot]] seznámil v [[Magdeburk]]u s parním strojem a jeho 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

| titul = Sadi Carnot: Úvahy o hnací síle ohně (1824)

| 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 tento francouzský fyzik považován za zakladatele termodynamiky.

=== Etymologie ===

Etymologie slova termodynamika má složitou historii.<ref name="eoht">{{Citace elektronické monografie

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>

{{Citace monografie

| titul = Nehomérovský slovník řecko-český

}}</ref><ref>[http://oxforddictionaries.com/?attempted=true Oxford English Dictionary, Oxford University Press, Oxford UK]</ref><ref>[http://www.lib.uchicago.edu/efts/PERSEUS/Reference/lsj.html Liddell, H.G., Scott, R. (1843/1940/1978). ''A Greek-English Lexicon'', revised and augmented by Jones, Sir H.S., with a supplement 1968, reprinted 1978, Oxford University Press, Oxford UK, ISBN 0-19-864214-8, pages 794, 452.]</ref><ref>

{{Citace monografie

| titul = Biological Thermodynamics

}}

</ref>

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

| titul = A to Z of Thermodynamics

}}

</ref><ref>

{{Citace monografie

| titul = The Essential Dictionary of Science

}}

</ref> Joule ale nikdy tento termín neužil, místo toho používá termín dokonalý-termo-dynamický stroj s odkazem na Thomsonovu frazeologii z r. 1849.<ref name="eoht" />

Termodynamika je založena na šesti postulátech, které byly formulovány zobecněním pozorovaných a experimentálních faktů. Prvním je postulát o přechodu systému do rovnovážného stavu. Druhým postulátem je tvrzení, že vnitřní energie systému je extenzivní veličinou. Další čtyři postuláty se z historických důvodů nazývají [[termodynamický zákon|větami termodynamickými]]<ref>

{{Citace elektronické monografie

}}</ref> (zkrácením z termínu "hlavní věta" = "Hauptsatz" užitého v prvním českém textu Záviškově), vhodnější je [[termodynamický zákon|zákony nebo principy termodynamiky]]<ref name = "teplo">

{{Citace monografie

| titul = Úvod do termodynamiky, molekulové a statistické fyziky

}}</ref>, protože větou se má nazývat tvrzení, které lze v rámci daného oboru dokázat z výchozích zákonů (principů, axiomů).

 

=== Postuláty ===

 

2: ''Stav systému v rovnováze je jednoznačně určen souborem všech vnějších parametrů a jediným parametrem vnitřním''.

==== [[Nultý termodynamický zákon]] ====

''Teplota ve všech systémech s tepelně vodivými stěnami, jež jsou spolu v rovnováze, je stejná''.<ref name="term_pevne">{{Citace elektronické monografie

 

Jako nultý zákon též bývají nazývány výše uvedené postuláty spolu kombinované.<ref name = "teplo"/>

:<math>\Delta U = Q + W + W_{\rm ch}</math>.

 

 

 

==== [[Druhý termodynamický zákon]] ====

Tento zákon axiomaticky zavádí stavovou funkci <math>S</math> zvanou entropie, pro jejíž diferenciál platí <math>{\rm d}S = \delta Q/T \ge 0</math> , kde rovnost nastává pouze pro vratné děje, nerovnost pro děje nevratné.<ref name="term_pevne"/>

 

''Nelze cyklicky přenášet teplo z chladnějšího tělesa, aniž se při tom změní jisté množství práce na teplo'' (Clausius, 1850)<ref>{{Citace periodika

| ročník = 1850

| číslo = 79

 

''Nelze cyklicky odnímat jednomu tělesu teplo a měnit je v kladnou práci, aniž přitom přejde jisté množství tepla z tělesa teplejšího na chladnější''<ref name="Thomson">{{Citace monografie

| titul = On the Dynamical Theory of Heat

| rok = 1851

 

''Nelze cyklicky získat práci jen tím, že by se jedna lázeň ochlazovala pod teplotu nižší, než je teplota nejchladnějšího místa v okolí'' ,<ref name="Thomson"/> (též Thomson, 1851).

[[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

| titul = Statistická termodynamika

</ref>

 

=== Literatura ===

* {{Citace monografie

| titul = Chemická termodynamika: stavy hmoty, termodynamika a statistická termodynamika

}}

* {{Citace monografie

| titul = Statistická termodynamika

}}

* {{Citace monografie

| titul = Termodynamika látkových soustav

}}

* {{Citace monografie

}}

* {{Citace elektronické monografie

| titul = Informační termodynamika

}}

* {{Citace monografie

| titul = Termodynamika

}}

* {{Citace monografie

| titul = Co víte o dějinách fyziky

}}

* {{Citace monografie

| titul = Fyzika 20: termodynamika

}}

* {{Citace monografie

| titul = Termodynamika

}}

:''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

| titul = Termodynamika materiálů: příklady

* {{Citace monografie

| titul = Termodynamika a statistická fyzika

}}

* {{Citace monografie

| titul = Biotermodynamika

}}

* {{Citace monografie

| titul = Termodynamika kontinua

}}

* {{Citace monografie

| titul = Fyzikální chemie

}}

: ''Velmi solidně zpracované termodynamické kapitoly, na úrovni úvodního VŠ kursu, navíc obsaženo mnoho okrajových aplikací termodynamiky v chemii, pevných látkách apod.''

* {{Citace monografie

| titul = Matematické základy fenomenologické termodynamiky

}}

* {{Citace monografie

| příjmení = Obdržálek

| titul = Úvod do termodynamiky, molekulové a statistické fyziky

: ''Úvodní učebnice pro VŠ s podrobným výkladem''

* {{Citace monografie

| příjmení = Obdržálek

| titul = Řešené příklady z termodynamiky, molekulové a statistické fyziky

}}

: ''Ilustrační příklady k předcházející učebnici, s rozbory''

* {{Citace monografie

| titul = Termodynamika a energetické stroje - cvičení

}}

* {{Citace monografie

| titul = Nobelovy ceny za fyziku

}}

* {{Citace monografie

| titul = Molekulová fyzika

}}

: ''Kvalitní úvodní vysokoškolský kurs ve stručnějším zpracování, směšuje obecnou termodynamiku s kinetickou teorií – dobré pro názorné pochopení, horší pro ilustraci obecné termodynamiky.''

* {{Citace monografie

| titul = Termodynamika

}}