Piv txwv ntawm Kev Siv Cov Cai ntawm Thermodynamics
Cov kev cai lij choj ntawm thermodynamics yog cov ntsiab cai tseem ceeb uas piav qhia txog kev hloov pauv thiab kev hloov pauv ntawm lub zog, tshwj xeeb tshaj yog thaum lawv cuam tshuam nrog cua sov, kev ua haujlwm, thiab cov yam ntxwv ntawm cov khoom. Txawm hais tias lawv yuav zoo li theoretical, cov kev cai lij choj ntawm thermodynamics muaj feem cuam tshuam nrog lub neej txhua hnub: los ntawm lub tub yees txias zaub mov li cas, mus rau lub cav tsheb hloov roj mus rau hauv kev txav mus los li cas, mus rau lub cev tib neeg tswj nws qhov kub li cas. Tsab xov xwm no tshawb nrhiav cov piv txwv ntawm cov kev cai lij choj ntawm thermodynamics - los ntawm Txoj Cai Zeroth mus rau Txoj Cai Thib Peb - hauv cov lus yooj yim to taub thiab cov ntsiab lus tiag tiag.
1. Txoj Cai Zeroth ntawm Thermodynamics: Cov Ntsiab Lus Tseem Ceeb ntawm Kub thiab Thermal Equilibrium
Txoj Cai Zeroth ntawm Thermodynamics hais tias: yog tias lub cev A nyob hauv qhov sib npaug ntawm thermal nrog lub cev B, thiab lub cev B nyob hauv qhov sib npaug ntawm thermal nrog lub cev C, ces lub cev A kuj nyob hauv qhov sib npaug ntawm thermal nrog lub cev C. Lub ntsiab lus yog lub tswv yim ntawm thermal equilibrium thiab kev txhais ntawm qhov kub.
Piv txwv ntawm daim ntawv thov:
1. Lub ntsuas kub los ntsuas qhov kub ntawm lub cev
Thaum muab lub ntsuas kub tso rau ntawm lub cev, kev sib pauv cua sov tshwm sim kom txog thaum lub ntsuas kub thiab lub cev mus txog qhov sib npaug ntawm qhov kub thiab txias. Thaum qhov sib npaug no mus txog, qhov kub ntawm lub ntsuas kub raug suav hais tias zoo ib yam li qhov kub ntawm lub cev, ua rau qhov kev ntsuas no siv tau. Yog tsis muaj Txoj Cai Zeroth, lub tswv yim ntawm "ntsuas kub" yuav tsis muaj pov thawj.
2. Kev ntsuas qhov kub thiab txias hauv kev lag luam
Hauv kev tsim khoom noj, tshuaj, lossis chaw kuaj mob, cov ntsuas kub yuav tsum tau calibrated siv tus qauv siv (piv txwv li, lub dab dej ntawm qhov kub tshwj xeeb). Lub sensor thiab qhov siv tau tso cai kom ncav cuag qhov sib npaug ntawm thermal kom qhov kev nyeem ntawv raug suav hais tias yog qhov tseeb. Qhov no ncaj qha nyob ntawm Zeroth Txoj Cai.
2. Txoj Cai Thawj Zaug ntawm Thermodynamics: Kev Txuag Zog thiab Kev Hloov Pauv Kub-Ua Haujlwm
Txoj Cai Thib Ib ntawm Thermodynamics yog ib daim ntawv tshwj xeeb ntawm txoj cai ntawm kev txuag lub zog. Hauv lub tswv yim, qhov kev hloov pauv ntawm lub zog hauv ib lub cev yog sib npaug rau qhov cua sov nkag mus rau hauv lub cev rho tawm cov haujlwm uas lub cev ua rau ib puag ncig. Lub zog tsis tuaj yeem tsim lossis rhuav tshem - nws tsuas yog tuaj yeem hloov pauv daim ntawv.
Piv txwv ntawm daim ntawv thov:
1. Cov cav sib xyaw sab hauv (tsheb thiab maus taus)
Roj av muaj lub zog tshuaj lom neeg. Thaum hlawv, lub zog no hloov mus ua lub zog cua sov, uas tom qab ntawd hloov mus ua haujlwm kho tshuab kom txav cov pistons, crankshaft, thiab thaum kawg lub log. Tsis yog tag nrho cov zog no dhau los ua kev txav mus los; feem ntau ploj mus ua cua sov los ntawm cov pa tawm thiab radiator. Txoj Cai Thawj piav qhia qhov twg lub zog mus thaum lub tsheb txav mus los.
2. Lub chaw tsim hluav taws xob ncu (PLTU)
Cov thee (lossis lwm qhov chaw cua sov) ua rau dej kub los ua cov pa dej siab. Cov pa dej tig lub turbine (ua haujlwm), uas tig lub generator, tsim hluav taws xob. Cov txheej txheem hloov pauv zog no ua raws li Txoj Cai Thawj: lub zog cua sov nkag los raug faib ua lub zog hluav taws xob muaj txiaj ntsig thiab lub zog cua sov poob rau ib puag ncig.
3. Lub twj tso kua mis thiab cua sov rau tsheb kauj vab
Thaum lub log tsheb raug cua, cua raug nias, ua rau nws qhov kub nce ntxiv. Lub zog ua haujlwm los ntawm tes (los ntawm lub twj tso kua mis) raug xa mus rau cov roj ua lub zog sab hauv, ua rau cov roj (thiab lub twj tso kua mis) sov dua. Qhov xwm txheej yooj yim no yog ib qho piv txwv meej ntawm kev sib raug zoo ntawm kev ua haujlwm thiab kev hloov pauv zog sab hauv.
4. Ua kom dej npau hauv chav ua noj
Thaum lub qhov cub ua kom lub lauj kaub kub, cua sov raug xa los ntawm nplaim taws mus rau lub lauj kaub thiab dej. Lub zog sab hauv ntawm dej nce ntxiv, ua rau nws qhov kub nce siab, thiab tom qab ntawd hloov pauv mus ua pa dej. Txoj Cai Thib Ib pab piav qhia tias lub zog los ntawm qhov chaw kub tsis ploj mus tab sis khaws cia ua lub zog sab hauv lossis siv rau kev hloov pauv lub xeev.
3. Txoj Cai Thib Ob ntawm Thermodynamics: Kev Taw Qhia ntawm Cov Txheej Txheem, Entropy, thiab Kev Ua Haujlwm Zoo
Txoj Cai Thib Ob ntawm Thermodynamics piav qhia tias cov txheej txheem ntuj muaj ib qho kev taw qhia. Kub ntws los ntawm cov khoom uas muaj qhov kub siab dua mus rau cov khoom uas muaj qhov kub qis dua, tsis yog lwm txoj kev. Txoj cai no kuj qhia txog lub tswv yim ntawm entropy, uas tuaj yeem nkag siab yooj yim li kev ntsuas ntawm "kev tsis sib haum xeeb," lossis tus lej ntawm txoj hauv kev uas lub zog tau teeb tsa hauv ib lub kaw lus. Txoj Cai Thib Ob hais tias tag nrho entropy (system + ib puag ncig) feem ntau nce ntxiv.
Piv txwv ntawm daim ntawv thov:
1. Cov tub yees thiab cov tshuab cua txias: txav cua sov "tawm tsam qhov kev taw qhia ntuj"
Cov cua sov ntws los ntawm lub qhov sov sab nraud mus rau lub tub yees txias sab hauv lub tub yees. Txawm li cas los xij, lub tub yees xa cov cua sov los ntawm chav txias mus rau qhov chaw sov dua siv lub zog hluav taws xob. Vim tias nws yuam kom cov cua sov ntws tawm tsam cov dej ntws ntuj, lub tub yees xav tau lub zog ntxiv. Qhov no yog vim li cas lub tub yees tsis tuaj yeem ua haujlwm yam tsis muaj hluav taws xob thiab tsis tuaj yeem ua haujlwm tau 100%.
2. Vim li cas cov tshuab thiaj ua tsis tau 100% zoo?
Cov cav cua sov yeej ib txwm tsis kam txais qee qhov cua sov rau ib puag ncig. Txawm tias cov cav zoo tshaj plaws yuav tsum muaj "lub dab dej cua sov" rau lub voj voog thermodynamic kom mus ntxiv. Txoj Cai Thib Ob piav qhia txog cov kev txwv ntawm kev ua haujlwm ntawm lub cav, piv txwv li los ntawm lub tswv yim ntawm Carnot efficiency, uas nyob ntawm qhov kub ntawm cov qhov kub thiab txias. Nws kuj piav qhia vim li cas cov tsheb yeej ib txwm tsim cov cua sov ntau dhau thiab vim li cas cov chaw tsim hluav taws xob xav tau cov tsev txias lossis cov tshuab condenser.
3. Dej khov yaj ntawm chav sov
Cov dej khov ntawm lub rooj yuav yaj thaum nws nqus cua sov los ntawm qhov chaw sov. Cov txheej txheem no ua rau tag nrho cov entropy nce ntxiv vim tias lub zog tau faib sib npaug ntau dua. Qhov rov qab - dej ntawm chav tsev kub tam sim ntawd khov yam tsis tso cua sov rau qhov chaw - tsis tshwm sim yam tsis tau npaj tseg vim nws yuav txo tag nrho cov entropy.
4. Kev sib xyaw ntawm cov tshuaj thiab kev sib kis
Cov ntxhiab tsw ntawm cov tshuaj tsw qab kis mus thoob plaws hauv chav tsis tas yuav muaj kiv cua. Cov khoom me me txav mus los yam tsis tau npaj tseg thiab feem ntau kis los ntawm thaj chaw uas muaj qhov sib xyaw siab mus rau qhov sib xyaw qis. Qhov no yog sib xws nrog lub cev txoj kev xav mus rau qhov xwm txheej sib npaug dua (entropy siab dua).
4. Txoj Cai Thib Peb ntawm Thermodynamics: Qhov Kub Qis Dua thiab Qhov Tsis Muaj Peev Xwm Mus Txog Qhov Tsis Muaj Qhov Kawg
Txoj Cai Thib Peb ntawm Thermodynamics hais tias thaum qhov kub mus txog xoom kiag (0 Kelvin), qhov entropy ntawm lub pob zeb siv lead ua zoo meej mus txog qhov tsawg kawg nkaus (mus txog xoom). Qhov tseeb, txoj cai no hais tias xoom kiag tsis tuaj yeem mus txog los ntawm cov kauj ruam txwv.
Piv txwv ntawm daim ntawv thov:
1. Kev siv tshuab cryogenic
Kev tsim thiab khaws cia cov kua nitrogen (77 K) lossis kua helium (kwv yees li 4 K) xav tau cov txheej txheem txias maj mam thiab siv zog ntau heev. Txoj Cai Thib Peb piav qhia vim li cas qhov ze rau 0 K, qhov nyuaj dua los txo qhov kub: nws xav tau kev siv zog ntau dua los "rho tawm" lub zog thermal seem ntawm lub kaw lus.
2. Kev tshawb fawb txog cov khoom siv superconductors thiab cov ntaub ntawv
Muaj tej yam khoom siv uas dhau los ua cov superconductors thaum qhov kub qis heev (yuav luag xoom qhov tsis kam hluav taws xob). Cov chaw soj nstuam siv cov ntsiab cai cryogenic kom ua tiav qhov kub siab heev, tab sis yeej tsis ncav cuag 0 K tiag tiag. Txoj Cai Thib Peb yog lub hauv paus ntawm qhov txwv tseem ceeb ntawm kev txias thiab piav qhia txog tus cwj pwm thermal ntawm cov khoom siv thaum qhov kub qis.
3. Cov ntsuas kub qis thiab cov cuab yeej siv
Hauv cov chaw soj ntsuam hnub qub, cov sensor infrared feem ntau raug txias kom txo cov suab nrov thermal. Qhov kub qis dua, qhov suab nrov thermal qis dua, tab sis muaj cov kev txwv ua tau zoo thiab kev xav uas sib haum nrog Txoj Cai Thib Peb.
5. Cov Cai ntawm Thermodynamics hauv Lub Neej Txhua Hnub: Ib Daim Ntawv Qhia Tag Nrho
Thaum muab ua ke, plaub txoj cai ntawm thermodynamics tsim lub moj khaum rau peb nkag siab txog lub zog li cas:
- Txoj Cai Zeroth tso cai rau kev ntsuas kub thiab nkag siab thaum ob yam khoom "sib npaug ntawm qhov kub thiab txias".
- Txoj Cai Thawj Zaug ua kom peb suav tau thiab taug qab cov kev hloov pauv ntawm lub zog hauv ib lub cev - tsis muaj lub zog ploj mus yam tsis muaj qhov cim tseg.
- Txoj Cai Thib Ob qhia peb txog kev coj ua ntawm cov txheej txheem thiab piav qhia vim li cas peb thiaj li "them tus nqi" ntawm lub zog thaum peb xav hloov cua sov lossis hloov lub zog mus ua haujlwm tas li.
- Txoj Cai Thib Peb tso ib qho kev txwv rau kev txias thiab piav qhia txog tus cwj pwm ntawm cov khoom thaum nws mus txog qhov kub qis heev.
Piv txwv li cov tub yees, lub cav tsheb, cov chaw tsim hluav taws xob, kev nias roj, dej khov yaj, thiab txawm tias cov thev naus laus zis cryogenic qhia tau tias thermodynamics tsis yog tsuas yog ib daim ntawv qhia hauv phau ntawv kawm xwb. Nws yog lub hauv paus ntsiab lus uas tswj hwm cov khoom siv thev naus laus zis niaj hnub thiab cov txheej txheem ntuj tsim nyob ib puag ncig peb. Kev nkag siab txog nws cov ntawv thov pab peb ntsuas kev siv hluav taws xob zoo, tsim cov khoom siv zoo dua, thiab nkag siab tias vim li cas qee yam "tsis yooj yim sua" - piv txwv li, lub cav ua haujlwm tau 100% lossis txias rau xoom kiag li. Yog li, cov kev cai ntawm thermodynamics yog cov hauv paus tseem ceeb thiab tseem ceeb tshaj plaws ntawm physics hauv peb lub neej.
