Günümüzde fizik çok yaygınlaştı.bilimi. Kelimenin tam anlamıyla, her yerde var. En temel örnek: bahçenizde bir elma ağacı yetişiyor ve meyvelerin üzerine serpiliyor, zaman geliyor ve elmalar düşmeye başlıyor, ama hangi yönde düşüyorlar? Dünya kanunları sayesinde meyvelerimiz yere düşer, yani aşağıya doğru gönderilir, ama toplanmaz. En ünlü fizik örneklerinden biriydi, ancak termodinamiğe ve daha doğrusu hayatımızdaki daha az önemli olmayan faz dengelerine dikkat edelim.
Başlamak için bu terimi inceleyelim.Θερμοδυναμική- Yunanca'daki kelime böyle görünür. İlk bölüm "ρμо "ısı" ve ikinci δυναμική - "güç" anlamına gelir. Termodinamik, makroskopik bir sistemin özelliklerini ve enerjiyi dönüştürmenin ve aktarmanın çeşitli yollarını inceleyen bir fizik dalıdır. Bu bölümde, sıcaklık kavramının açıklamaya sokulabilmesi için çeşitli durumlar ve işlemler özel olarak incelenmiştir (bu, termodinamik sistemi karakterize eden ve belirli enstrümanlar kullanılarak ölçülen fiziksel bir niceliktir). Termodinamik sistemlerde meydana gelen tüm işlemler sadece mikroskobik değerlerle (basınç ve sıcaklık ile bileşenlerin konsantrasyonu) açıklanmaktadır.
Her fizikçi bu denklemi biliyor ama hadiparçalara ayıracağız. Belli bir maddenin bir fazdan diğerine geçişinin denge süreçlerini ifade eder. Bu, bu tür örneklerde açıkça görülebilir: erime, buharlaşma, süblimasyon (nemin tamamen çıkarılmasından geçen ürünleri koruma yöntemlerinden biri). Formül devam eden süreçleri açıkça göstermektedir:
Clapeyron-Clausius denklemitermodinamiğin ikinci yasasının mükemmel bir matematiksel açıklaması. "Clausius eşitsizliği" olarak da adlandırılır. Doğal olarak, teorem, sistemdeki ısı akısı ile entropi ve çevresi arasındaki ilişkiyi açıklamak isteyen bilim insanı tarafından geliştirilmiştir. Clausius bu denklemi entropiyi açıklama ve miktar olarak belirleme girişimlerinde geliştirdi. Gerçek anlamda, teorem döngüsel bir sürecin tersinir ya da tersinmez olup olmadığını belirlememizi sağlar. Bu eşitsizlik bize ikinci yasayı anlamak için nicel bir formül sunuyor.
Bilim adamı bu fikir üzerinde çalışan ilk kişilerden biriydi.entropi ve hatta bu sürece bir isim verdi. Şimdi Clausius teoremi olarak bilinen şey, ilk kez 1862'de Rudolph'un “İç mekanda çalışmak için dönüşümlerin eşdeğerlik teoreminin kullanımı üzerine” altıncı çalışmasında yayınlandı. Bilim adamı entropi ve enerji akışı arasında ısıtarak orantılı bir ilişki göstermeye çalıştı (δ K) sistemde.İnşaatta, bu termal enerji işe dönüştürülebilir ve döngüsel bir süreçle ısıya dönüştürülebilir. Rudolph, "döngüsel bir süreçte meydana gelen tüm dönüşümlerin cebirsel toplamının sadece sıfırdan az veya aşırı durumlarda sıfıra eşit olabileceğini kanıtladı."
Yalıtılmış bir sistem aşağıdaki yöntemlerden biridir:
Öznenin dahili olarak kendi yerçekimi ile ilişkili olmasına rağmen, yalıtılmış bir sistem genellikle dış yerçekimi ve diğer uzak kuvvetlerin dışına alınır.
Bu, (termodinamikte kullanılan daha genel terminoloji), enerjinin ısı veya iş şeklinde aktarılabileceği, ancak önemli olmadığı seçici duvarlarla kaplı kapalı bir sistem olarak adlandırılır. Ve sınırlarının bazı kısımlarında çeşitli geçilmez duvarlara sahip olabilmesine rağmen, maddenin ve enerjinin girdiği veya çıktığı açık bir sistemle.
Yalıtılmış bir sistem, koruma yasasına tabidir. Çoğu zaman termodinamikte madde ve enerji ayrı kavramlar olarak kabul edilir.
Kuantum faz geçişlerini anlamak için yardımcı olurklasik dönüşümlerle (termal dönüşümler olarak da bilinir) eşleştirin. CPT, sistemin termodinamik özelliklerindeki uç noktasını tanımlar. Bir partikül reorganizasyonuna işaret eder. Tipik bir örnek, bir sıvı ile bir katı arasındaki yumuşak geçişi tanımlayan suyun dondurma geçişidir. Klasik faz büyümeleri, sistemin enerjisi ile termal dalgalanmalarının entropisi arasındaki rekabetten kaynaklanmaktadır.
Klasik sistemin entropisi yoktur.sıfır sıcaklık ve dolayısıyla faz dönüşümü gerçekleşemez. Onların sırası, termodinamik potansiyelin ilk süreksiz türevi ile belirlenir. Ve elbette, ilk sıraya sahip. Bir ferromanyetten bir paramanyete faz dönüşümleri süreklidir ve ikinci bir sıraya sahiptir. Sıralıdan düzensiz aşamaya yapılan bu sabit değişiklikler sıfıra eşit olan sipariş parametresi ile açıklanmaktadır. Yukarıda bahsedilen ferromanyetik dönüşüm için, sipariş parametresi sistemin toplam mıknatıslanması olacaktır.
Gibbs serbest enerjisi maksimumdur uzantısı olmayan iş sayısıtermodinamik kapalı bir sistemden çıkarılmalıdır (ısı alışverişi yapabilir ve çevre ile çalışabilir). Böyle bir maksimum sonuç sadece tamamen geri dönüşümlü bir işlemle elde edilebilir. Bir sistem birinci durumdan ikinciye zıt bir şekilde dönüştürüldüğünde, Gibbs serbest enerjisindeki azalma, sistem tarafından, basınç kuvvetlerinin çalışması eksi ortamında gerçekleştirilen sisteme eşittir.
Termodinamik ve mekanik dengetermodinamiğin aksiyomatik bir konseptidir. Bu, az çok geçirgen veya geçirimsiz duvarlarla bağlanan bir veya daha fazla sistemin dahili durumudur. Bu durumda, bir sistem içinde veya sistemler arasında madde veya enerjiden saf makroskopik akış yoktur.
Kendi devlet anlayışındaiç denge makroskopik değişiklik meydana gelmez. Sistemler aynı anda karşılıklı termal, mekanik, kimyasal (sabitler), radyasyon dengesindedir. Tek bir formda olabilirler. Bu süreçte, tüm türler derhal kurtarılır ve fiziksel operasyon bozulana kadar sonsuz bir süre kaydedilir. Makroskopik dengede, mükemmel doğrulukta dengeli değişimler meydana gelir. Yukarıdaki kanıtlar bu kavramın fiziksel bir açıklamasıdır.
Her yasa, teorem, formülün kendi temelleri vardır. Faz dengesi yasasının 3 temelini inceleyelim.
Josbs tarafından Gibbs Fabrikası Kuralı önerildiWillard Gibbs, 1875-1878 yılları arasında yayınlanan “Heterojen Maddeler Dengesi” başlıklı ünlü makalesinde. Termodinamik dengede reaktif olmayan çok bileşenli heterojen sistemlere uygulanır ve verilen bir eşitliktir:
Serbestlik derecesi sayısı boşyoğun değişkenler. Sıcaklık veya basınç gibi, birbirini etkilemeden aynı anda ve keyfi olarak değişebilen en fazla sayıda termodinamik parametre. Tek bileşenli bir sistem örneği, bir saf kimyasal maddeye sahip bir sistemdir ve su ve etanol karışımları gibi iki bileşenli sistemlerin iki bağımsız bileşeni vardır. Tipik faz geçişleri (faz dengesi) katılar, sıvılar, gazlardır.
Malzeme bilimi uygulamaları için,farklı katı yapılar arasındaki faz değişiklikleri ile ilgili olarak, sabit basınç genellikle (örneğin, bir atmosferde) ortaya çıkar ve bir özgürlük derecesi olarak göz ardı edilir, bu nedenle kural şu olur: F = C - P + 1.
Bu formüle bazen “kural” deniryoğunlaştırılmış faz ile ”, ancak bildiğimiz gibi, yüksek basınçlara (örneğin jeolojide) tabi olan bu sistemler için geçerli değildir, çünkü bu baskıların sonuçları felaketle sonuçlanabilir.
Faz dengesinin sadeceboş bir cümle var ve bu anda çok az fiziksel süreç var, ancak gördüğümüz gibi, bildiğimiz birçok yasa onsuz çalışmıyor, bu yüzden biraz sıkıcı da olsa bu benzersiz, renkli, biraz aşina olmanız gerekiyor. Bu bilgi birçok insana yardımcı oldu. Onları kendilerine uygulamayı öğrendiler, örneğin, fazlarla çalışma kurallarını bilen elektrikçiler kendilerini gereksiz tehlikelerden koruyabilirler.
