Nā Haʻawina Hoʻonaʻauao Kino Kumu

Inā mākou e nānā pono, hiki ke ʻike mua ʻia ka uahi mai ke ahi. Ma hope o kekahi manawa, ʻaʻole hiki ke ʻike ʻia ka uahi. Ua hoʻohana anei ʻoe i kahi mea ʻala? ʻOiai ʻoe e pīpī i ka mea ʻala i loko o ka lumi, hiki i nā poʻe ʻē aʻe ma waho o ka home ke ʻike i ke ʻala o ka mea ʻala. Inā kuke ka makuahine i ka meaʻai ʻono a ʻono hoʻi i loko o ka lumi kuke, hiki ke ʻike ʻia ke ʻala o ka kuke ʻana mai ka hale o ka hoalauna. No ke aha mai ia?

Nui nā laʻana ʻē aʻe. Inā ʻoe e hoʻokomo i kekahi mau kulu o ka ʻīnika i loko o ke aniani me ka wai maopopo, e pālahalaha like ka ʻīnika, a i ʻole ka waihoʻoluʻu meaʻai ma loko o ka wai. Hana koke kēia. ʻO kekahi mau laʻana ma mua he mau hanana diffusion i ʻike pinepine ʻia i ke ola o kēlā me kēia lā. ʻO ka diffusion ke kaʻina hana o ka hoʻoneʻe ʻana i nā mea mai kahi kiʻekiʻe kiʻekiʻe i kahi haʻahaʻa. ʻO ke ʻano o ka concentration ʻo ia ka helu o nā molekala/moles o kahi mea i kēlā me kēia leo. ʻO kahi wahi kiʻekiʻe kiʻekiʻe kahi kahi i nui ai nā molekala o nā mea i kēlā me kēia leo. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻo nā haʻahaʻa haʻahaʻa nā wahi i liʻiliʻi ai nā molekala i kēlā me kēia leo.

heluhelu hou

Ikehu i loko o ke kinoea kūpono monatomic

ʻO ka ikehu i loko o ke kinoea kūpono monatomic ka huina o ka ikehu kinetic translational o nā molekala kinoea kūpono monatomic. ʻO ka huina o ka ikehu kinetic translational o nā molekala kinoea kūpono = ka huahana o ka ikehu kinetic translational awelika o kēlā me kēia molekala a me ka helu o nā molekala (N). Ma ke ʻano makemakika:

heluhelu hou

Ua loaʻa mai ke kumumanaʻo equipartition ikehu e Clerk Maxwell me ka hoʻohana ʻana i ka mechanics helu. Ua kapa ʻia ʻo ia he theorem no ka mea ʻaʻohe hōʻoia ma o ka hoʻokolohua ʻana. ʻO ke ʻano o ka māhele ikehu he like ka hoʻokaʻawale ʻana o ka ikehu.

KE = ka ikehu kinetic unuhi awelika o nā molekala kinoea (Joule)

k = ke kūpaʻa o Boltzmann = 1.38 x 10^-23 J/K

T = ka mahana paʻa o ka molekole kinoea kūpono (Kelvin)

heluhelu hou

Ma waho aʻe o ke kaomi, ʻo kekahi o nā nui e hōʻike ana i ke ʻano macroscopic o ke kinoea ʻo ia ka mahana (T). Ka hoʻohālikelike kaomi kinoea:

heluhelu hou

ʻO ke kʻŌlelo ke kumumanaʻo kinetic ua hana ʻia kēlā me kēia mea me nā ʻātoma a i ʻole nā ​​​​molekala a neʻe mau ka ʻātoma a i ʻole ka molekala me ka mālama ʻole. Hoʻohālikelike kēia manaʻo o ke kumumanaʻo kinetic i ke kūlana a me ke kūlana o ka ʻātoma a i ʻole ka molekala o ka mea hoʻohui kinoea. He nāwaliwali ka ikaika o ka huki ʻana ma waena o nā ʻātoma a i ʻole nā ​​​​molekala e hana ana i ke kinoea i hiki i nā ʻātoma a i ʻole nā ​​​​molekala ke neʻe manuahi.

heluhelu hou

ʻAtikala Ke kānāwai o Boyle, ke kānāwai o Charles, ke kānāwai o Gay-Lussac

Ke kānāwai o Boyle

Ua hana ʻo Robert Boyle (1627-1691) i nā hoʻokolohua e noiʻi i ka pilina quantitative ma waena o ke kaomi kinoea a me ka nui. Hana ʻia kēia hoʻokolohua ma ka hoʻokomo ʻana i kahi nui o ke kinoea i loko o kahi pahu pani. A hiki i kahi hoʻokokoke maikaʻi loa, ua ʻike ʻo ia inā e mālama mau ʻia ka mahana o ke kinoea, a laila i ka wā e piʻi ai ke kaomi kinoea, ua emi ka nui o ke kinoea. Pēlā nō, i ka wā e emi ai ke kaomi kinoea, e piʻi ana ka nui o ke kinoea. He kūlike ʻole ke kaomi kinoea me ka nui o ke kinoea. Ua ʻike ʻia kēia pilina ʻo ke Kānāwai o Boyle. Ma ke ʻano makemakika:

heluhelu hou

ʻAʻole pili nā kānāwai kinoea o Boyle, ke kānāwai Charles a me Gay-Lussac i nā kūlana kinoea āpau, no laila e paʻakikī ana kā mākou loiloi. No laila, ua hōʻike ʻia ke kumu hoʻohālike kinoea kūpono. ʻAʻole i loaʻa ke kinoea kūpono i ke ola o kēlā me kēia lā; ʻo ke kinoea kūpono ke ʻano kūpono e hoʻomaʻalahi i ka loiloi. ʻO ke ola ʻana o kēia manaʻo kinoea kūpono e kōkua nui iā mākou i ka nānā ʻana i ka pilina ma waena o nā kānāwai ʻekolu o ke kinoea.

ʻO ka pilina ma waena o ka mahana, ka nui, a me ke kaomi kinoea

Ma ka ʻōlelo ʻana i nā kānāwai kinoea ʻekolu ma luna, hiki iā mākou ke loaʻa kahi pilina laulā ma waena o ka mahana, ka leo, a me ke kaomi kinoea.

heluhelu hou

ʻAʻole hiki i ka ʻōlelo kikoʻī o ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics ke wehewehe no nā kaʻina hana hoʻihoʻi ʻole āpau, no laila pono mākou i kahi ʻōlelo laulā. Manaʻo ʻia kēia ʻōlelo laulā e wehewehe i nā kaʻina hana hoʻihoʻi ʻole āpau e hana nei ma ke ao holoʻokoʻa. Ua hoʻokumu ʻia ka ʻōlelo laulā o ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics i ka waena o ke kenekulia ʻumikūmāiwa, ma o kahi nui i kapa ʻia ʻo entropy (S). Ua hoʻolauna mua ʻia ʻo Entropy e Clausius a ua hoʻokumu ʻia mai ka pōʻaiapuni Carnot (mīkini caloric kūpono). Wahi a Clausius, ʻike ʻia nā loli entropy e kahi ʻōnaehana, ke loaʻa i ka ʻōnaehana ka wela hou (Q) ma kahi mahana mau, i hōʻike ʻia e ka hoohalike:

heluhelu hou

ʻAtikala e pili ana i ke koina o ka hana o ka mīkini hoʻoluʻu

ʻO ka mīkini hoʻoluʻu he mīkini e lawe i ka wela mai kahi wahi haʻahaʻa, a laila hoʻoili iā ia i kahi wahi wela kiʻekiʻe. No ka hana ʻana o kēia kaʻina hana, pono ka mīkini e hana i ka hana no ka mea, kahe maoli ka wela mai ka mahana kiʻekiʻe a i ka mahana haʻahaʻa. Eia ka ʻōlelo a Clausius:

He mea hiki ʻole i kahi mīkini hoʻoluʻu ke hoʻoili i ka wela mai kahi wahi haʻahaʻa i kahi wela kiʻekiʻe, me ka ʻole o ka hana (Ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics—ʻōlelo a Clausius).

Hana ka mīkini (W) e hoʻoili i ka wela, mai ka mahana haʻahaʻa (Q_L) i ka mahana kiʻekiʻe (Q_H). Ma muli o ka mālama ʻana i ka ikehu, Q_L + W = Q_H.

heluhelu hou

No ka ʻike ʻana pehea e hoʻonui ai i ka pono o ka ka wela ʻenekini, ua nānā kekahi ʻepekema Farani i kapa ʻia ʻo Sadi Carnot (1796-1832) i kahi mīkini caloric theoretical kūpono i ka makahiki 1824. I kēlā manawa, ʻaʻole i hoʻokumu ʻia ke kānāwai mua o ka thermodynamics, ʻaʻole hoʻi ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics. ʻAʻole i hoʻokumu ʻia ke kānāwai mua no ka mea ʻaʻole i ʻike nā ʻepekema he ikehu ka wela. Ma hope o ka hoʻokolohua ʻana o Joule a me kāna mau hoa hana i nā makahiki 1830, ua ʻike nā ʻepekema he ikehu ka wela e neʻe ana ma muli o nā ʻokoʻa o ka mahana. No laila, ua hoʻokumu ʻia ke kānāwai mua o ka thermodynamics ma hope o 1830. Ua noiʻi ʻo Sadi Carnot i ka ʻenekini caloric theoretical kūpono i ka makahiki 1824. ʻO kāna noiʻi maoli nō ka hoʻonui ʻana i ka pono o ka ʻenekini mahu. ʻO ka hapa nui o nā ʻenekini mahu o ia manawa ua emi ka pono.

heluhelu hou