Termodinamik

Kaji haba daya gerak atau termodinamik (bahasa Greek: thermos bermaksud "haba" dan dynamis bermaksud "kuasa") ialah satu cabang fizik yang mengkaji kesan-kesan perubahan suhu, tekanan, dan isi padu terhadap sistem-sistem fizikal pada skala makroskopik. thermometer Kajian ini dibuat melalui analisis statistik terhadap gerakan kolektif zarah-zarahnya.

Sistem termodinamik yang tipikal - haba bergerak dari panas (dandang) ke sejuk (kondenser) dan kerja dihasilkan.

Secara amnya, "haba" bermaksud "tenaga dalam peralihan" dan "dinamik" adalah berkaitan dengan "pergerakan"; oleh itu, termodinamik sebenarnya mengkaji pergerakan tenaga dan bagaimana tenaga menyebabkan pergerakan. Dari segi sejarah, termodinamik berkembang daripada keperluan untuk meningkatkan kecekapan enjin-enjin stim yang awal.)

Gambaran keseluruhan

Titik permulaan untuk kebanyakan pertimbangan termodinamik ialah hukum termodinamik yang mempostulatkan bahawa tenaga boleh saling bertukar antara sistem-sistem fizikal sebagai haba atau kerja. Ahli-ahli sains ketika itu juga mempostulatkan kewujudan entropi yang boleh ditakrifkan bagi mana-mana satu sistem.

Termodinamik mengkaji dan mengkategorikan interaksi antara kumpulan-kumpulan besar objek. Pokok termodinamik terdiri daripada konsep-konsep sistem dan persekitaran. Sebuah sistem terdiri daripada zarah-zarah, manakala pergerakan purata zarah-zarahnya mentakrifkan sifat sistem itu. Sifat-sifatnya pula berkait antara satu sama lain melalui persamaan-persamaan keadaan. Sifat-sifat boleh digabungkan untuk mengungkapkan tenaga dalaman, sementara keupayaan termodinamik amat berguna untuk menentukan keadaan-keadaan untuk keseimbangan serta proses-proses spontan.

Dengan alat-alat ini, termodinamik menghuraikan bagaimana sistem-sistem bertindak terhadap perubahan-perubahan di dalam persekitarannya. Ini boleh digunakan untuk berbagai-berbagai topik sains dan kejuruteraan, umpamanya enjin, peralihan fasa, tindak balas kimia, fenomena angkutan, serta juga luhung hitam. Hasil-hasil termodinamik juga amat penting untuik bidang-bidang fizik yang lain, serta untuk kimia, kejuruteraan kimia, biologi sel, kejuruteraan bioperubatan, dan sains bahan, antara lain.

Sejarah

Sadi Carnot (1796-1832): "Bapa" termodinamik

Rencana utama: Sejarah termodinamik

Sejarah ringkas termodinamik bermula dengan Otto von Guericke, ahli sains Jerman, yang mereka bentuk pam vakum serta vakum yang pertama di dunia pada tahun 1650. Vakumnya dikenali sebagai "hemisfera Magdeburg". Beliau didorong mencipta vakum itu untuk membuktikan bahawa anggapan Aristotle yang sudah lama diterima, iaitu 'Alam semula jadi benci akan vakum', adalah salah.

Tidak lama kemudian, Robert Boyle, ahli fizik dan kimia Ireland, berkerja sama dengan Robert Hooke, ahli sains Inggeris, untuk membina sebuah pam udara pada tahun 1956 setelah mendapat tahu tentang reka bentuk Guericke. Melalui pam ini, Boyle dan Hooke mencerap korelasi tekanan-suhu-isi padu, dan kemudian merumuskan hukum gas unggul. Berdasarkan konsep-konsep itu, Denis Papin, sekutu Boyle, membina sebuah pencerna tulang (bahasa Inggeris: bone digester) pada tahun 1679. Mesinnya terdiri daripada sebuah bekas tertutup, dengan tudung ketat yang menahan wap sehingga tekanan yang tinggi dijanakan.

Reka-reka bentuk yang kemudian menggunakan injap pelepas stim untuk mengelakkan peletupan mesin. Melalui pencerapan injap yang bergerak naik turun mengikut irama, Papin memikirkan idea untuk sebuah enjin omboh. Bagaimanapun, beliau gagal melaksanakannya sehingga selesai. Berdasarkan reka bentuk Papin, jurutera Thomas Savery membina enjin yang pertama pada tahun 1697. Walaupun enjin-enjin yang awal adalah kasar dan tidak cekap, rekaan-rekaan itu menarik perhatian ahli-ahli sains yang terutama pada masa itu. Salah satunya ialah Sadi Carnot, "bapa termodinamik", yang pada tahun 1824 menerbitkan "Pemikiran-pemikiran Mengenai Kuasa Gerakan Api", sebuah huraian mengenai haba, kuasa, dan kecekapan enjin. Perkembangan ini menandakan permulaan termodinamik sebagai sebuah sains moden.

Lihat juga

• Termodinamik kimia
• Analisis terma
• Dinamik bendalir
• Kalorimetri
• Mekanik statistik
• Persamaan termodinamik

Rujukan

1. Perrot, Pierre (1998). A to Z of Thermodynamics. Percetakan Universiti Oxford. ISBN 0-19-856552-6.
2. Kroemer, Herbert; Kittel, Charles (1980). Thermal Physics. Syarikat W. H. Freeman. ISBN 0-7167-1088-9.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
3. Goldstein, Martin; Inge, F (1993). The Refrigerator and the Universe. Percetakan Universiti Harvard. ISBN 0-674-75325-9.CS1 maint: multiple names: authors list (link)

Pautan luar

• ScienceWorld: Termodinamik
• Sejarah Termodinamik
• Shakespeare & Termodinamik
• Termodinamik Biokimia