Gjimnazi “Skënderbeu”, Krujë

Projekt Kurrikular

Tema: Termodinamika dhe ligjet e saj.

Lënda: “Shkenca 12”. – Fizikë

Klasa: XIIE

Sezoni shkollor: 2014-2015

Punoi: Enri Gega Pranoi: Elida Parruca

TermodinamikaTermodinamika (prej gj.greke thermos që do të thotë nxehtësi dhe dynamis që do të thotë energji/fuqi) është degë e fizikës që studion ndikimin e ndërrimit të temperaturës, shtypjes dhe vëllimit në sistemet fizike të madhësisë makroskopike përmes analizimit të lëvizjeve kolektive të grimcave të tyre, duke përdorur statistikën. Përafësisht, nxehtësi do të thotë “energji në tranzit (lëvizje)” dhe dinamika ka të bëj me “lëvizje/transferim”; kështu që në thelb termodinamika studion lëvizjen e energjisë dhe se si energjia shndërrohet.

Historik i zhvillimit të termodinamikës

Një histori e shkurtër e termodinamikës fillon me shkencëtarin gjerman Otto von Guericke, i cili në vitin 1650 dizajnoi dhe ndërtoi pompën e parë të vakumit në botë dhe krijoi vakumin e parë ndonjëherë në botë i njohur si hemisferat e Magdeburg – ut. Ai u shtyt ta bëjë vakumin/boshllëkun në mënyrë që ta përgënjeshtrojë/hedh poshtë supozimin e gabuar e të mbajtur një kohë të gjatë të Aristotelit se “Natyra e urren vakumin”. Pak kohë më pas fizkani dhe kimisti irlandez, Robert Boyle mësoi për konstruktimet e Guericke – s dhe më 1656 në koordinim me shkencëtarin anglez Robert Hooke, ndërtoi një pompë ajri. Me këtë pompë, Boyle dhe Hooke vërejtën korelacionin shtypje – temperaturë – vëllim. Në këtë kohë, ligji për gazin ideal u formulua. Më pas më 1679, bazuar në të njejtat koncepte, një koleg i Robert Boyle – it i quajtur Denis Papin konstruktoi një tretës të eshtrave/“bone digester” që është një enë e mbyllur fort me një kapak të përshtatshëm, që e kufizon avullin të dali derisa të nxirret presion i lartë.

Konstruktimet e mëvonshme implementuan një valvulë që lëshonte avullin, e cila e ruante makinën prej eksplodimit. Duke e shikuar valvulën ritmikisht që shkonte posht – lart, Papini e konceptoi/mendoi idenë e motorit/makinës me piston dhe cilindër. Sidoqoftë ai nuk e konstruktoi atë. Megjithatë, më 1697, i bazuar në dizajnet/planet e Papin – it inxhinieri/makinisti Thomas Savery ndërtoi makinën e parë. Edhepse këto makinat e hershme ishin të pa takt/papërpunuara dhe jo efikase, ato tërhoqën vëmendjen e shkencëtarëve kryesorë të kohës. Një shkencëtar i tillë ishte, Sadi Carnot, “babai i termodinamikës”, i cili më 1824 botoi veprën “Reflections on the motive power of fire” (Reflektim/pasqyrim në fuqinë lëvizëse të zjarrit), një ligjërim për nxehtësinë, fuqinë, dhe efikasitetin e makinave. Kjo shënon fillimin e termodinamikës si shkencë moderne.

Sistemet termodinamike

Një koncept i rëndësishëm në termodinamikë është “sistemi”. Sistemi është një regjion i universit

nën studim. Sistemi është i ndarë prej pjesës tjetër të universit me kufi, i cili mund të jetë i imagjinuar

ose jo, por, i cili me marrëveshje zë një vëllim të përcaktuar (i ka kufijtë e caktuar). Ndryshimet e

mundshme në punë, nxehtësi ose shkëmbim të materies mes sistemit dhe rrethinës bëhet rreth këtij

kufiri. Janë pesë kategori dominuese sistemesh:

1. Sistemet e izoluara – materia dhe energjia mund të mos e kalojnë kufirin.

2. Sistemet adiabatike – nxehtësia s’e kalon kufirin.

3. Sistemet diatermike – nxehtësia e kalon kufirin.

4. Sistemet e mbyllura – materia s’e kalon kufirin.

5. Sistemet e hapura – nxehtësia, puna, materia mund ta kalojnë kufirn.

Sistem quajmë një grup elementesh të veçanta që kryejnë një funksion të përbashkët.

Për sistemet e izoluara, sa më tepër që koha kalon, diferencat në sistem kanë tendencë të

eleminohen: shtypja dhe temperatura priren të barazohen, në atë mënyrë që densiteti ndryshon. Një

sistem tek i cili të gjitha proceset e barazuese praktikisht kanë përfunduar, konsiderohet të jetë në

ekuilibër termodinamikë.

Në ekuilibër termodinamik, parametrat e sistemit sipas përcaktimit, të pandryshueshme në kohë.

Sistemet në ekuilibër janë shumë më të thjeshtë dhe më të lehtë për t’i kuptuar se sa sistemet që

nuk janë në ekuilibër. Shpesh, kur të analizohet një proces termodinamik, mund të supozohet se

secila gjendje e ndërmjetme në proces është në ekuilibër. Kjo në mënyrë të konsiderueshme na e

lehtëson situatën. Proceset termodinamike të cilat zhvillohen aq ngadalë sa të lejojnë që secili hap i

ndërmjetëm të jetë në gjendje ekuilibruese është e thënë të jenë procese reverzibile.

Parametrat termodinamik

Koncepti qëndror në termodinamikë është energjia, aftësia/kapaciteti për të kryer punë. Siç u

përcaktua nga ligji i parë, energjia e përgjithshme në sistem dhe në rrethinë konservohen/ruhen.

Mund të transferohen në trup ose përmes nxehtësisë, ngjeshjës ose shtimit të materies, ose mund

të ekstraktohet/nxirret nga trupi ose me ftohje, zgjerim, ose nxjerrje të materies. Si krahasim në

mekanikë, transferi i energjisë është rezultat i forcës që shkakton zhvendosjen, prodhimi i të dyjave,

është sasia e enrgjisë së transferuar. Në mënyrë të ngjajshme, sistemet termodinamike mund të

mendohen se transferojnë energjinë si një rezultat i një force të përgjithësuar që shkakton një

zhvendosje të

përgjithësuar,

prodhimi i të

dyjave është

sasia e

energjisë së

transferuar.

Këto çifte

forcë –

zhvendosje

termodinamike njihen si ndryshore të konjuguara/bashkuara. Ndryshoret e konjuguara më të

shpeshta në termodinamikë janë: shtypje – vëllim (parametra mekanikë), temperaturë – entropi, dhe

potenciali kimik – numri i grimcave (parametra material).

Degët e termodinamikës

Degët e termodinamikës janë:

1. Termodinamika atmosferike2. Termodinamika e çekuilibrimeve3. Termodinamika biologjike

4. Termodinamika e fenomeneve5. Termodinamika e vrimave të zeza6. Psikodinamika7. Termodinamika kimike8. Termodinamika kuantike9. Termodinamika klasike10.Termodinamika statistike11.Termodinamika e ekulibrimeve