نگاه اجمالی
قوانینی که
کمیتهای ماکروسکوپیک دخیل در فرآیندهای شامل
گرما (مانند فشار ، حجم ، دما ،
انرژی درونی و
آنتروپی) را به هم مربوط می‌کنند، اساس
علم ترمودینامیک را تشکیل می‌دهند. بیشتر کمیتهای ماکروسکوپیک (مثلا فشار ، حجم و دما) مستقیما به ادراک حسی ما مربوط می‌شوند. اگر بتوانیم کمیتهای ماکروسکوپیک را برحسب
کمیتهای میکروسکوپیک تعریف کنیم، قادر خواهیم بود قوانین ترمودینامیک را بطور کمی به زبان
مکانیک آماری بیان کنیم.
چشم‌انداز ترمودینامیک از نظر فیزیکدانان
چنانچه که گفته شد، اگر بتوانیم کمیتهای ماکروسکوپیکی را برحسب کمیتهای میکروسکوپیک تعریف کنیم، می‌توانیم ترمودینامیک را بصورت ریاضی و فرمولبندی به زبان مکانیک آماری بیان کنیم. در واقع ، انجام چنین کاری گفته
آر. سی. تولمان را تائید می‌کند که «
توضیح علم ترمودینامیک به کمک علم انتزاعی‌تر مکانیک آماری ، یکی از بزرگترین دستاوردهای فیزیک است. » علاوه بر این ، بنیادی‌تر بودن نکات مکانیک آماری به ما امکان می‌دهد که اصول عادی ترمودینامیک را تا حد قابل توجهی تکمیل کنیم.
توصیف میکروسکوپیکی
توصیف مشخصات کلی یک سیستم به کمک تعدادی از ویژگیهای قابل اندازه گیری آن (مانند فشار ، حجم ، دما ، انرژی داخلی ، آنتروپی ،
چگالی و ...) ، که کم و بیش مستقیما با حواس ما قابل درک هستند، یک توصیف ماکروسکوپیکی است. این توصیفها نقطه شروع تمام بررسی‌ها در تمام شاخه‌های فیزیک هستند. مثلا در بررسی مکانیک یک جسم صلب ، دیدگاه ماکروسکوپیکی را اتخاذ می‌کنیم.
مختصات مکانیکی
برای بررسی مکانیک یک سیستم صلب از دیدگاه ماکروسکوپیکی استفاده می‌کنیم، زیرا فقط جنبه‌های خارجی جسم صلب را در نظر می‌گیریم. مکان
مرکز جرم نسبت به محورهای مختصات در یک زمان مشخص می‌شود. مکان و زمان و ترکیبی از آن دو مانند
سرعت بعضی از کمیتهای ماکروسکوپیکی متداول در مکانیک را تشکیل می‌دهند و به مختصات مکانیکی مشهورند.
کاربرد مختصات مکانیک
مختصات مکانیکی برای تعیین
انرژی پتانسیل و
انرژی جنبشی جسم صلب نسبت به محورهای مختصات استفاده می‌شود، یعنی انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل جسم به صورت یک کمیت کلی بکار می‌آیند. این دو نوع ، انرژی خارجی یا مکانیکی جسم صلب را تشکیل می‌دهند. هدف مکانیک ، تعیین روابط بین مختصات مکان و زمان است که با
قوانین نیوتن سازگار باشند.
مختصات ترمودینامیکی
در ترمودینامیک توجهمان به داخل سیستم معطوف می‌شود. دیدگاه ماکروسکوپیکی را اختیار می‌کنیم و بر آن دسته از کمیتهای ماکروسکوپیکی تاکید می‌کنیم که رابطه‌ای با حالت داخلی سیستم داشته باشند. تعیین کمیتهایی که برای توصیف این حالت داخلی لازم و کافی هستند، به عهده آزمایش است. آن کمیتهای ماکروسکوپیکی که به حالت داخلی سیستم مربوط هستند، مختصات ترمودینامیکی خوانده می‌شوند.
کاربرد مختصات ترمودینامیکی
مختصات ترمودینامیک برای تعیین انرژی داخلی سیستم بکار می‌آیند. هدف ترمودینامیک پیدا کردن روابط کلی بین این مختصات ترمودینامیکی است که با
قوانین بنیادی ترمودینامیک سازگار باشند.
سیستم ترمودینامیکی و انواع آن
سیستمی که بتوان بر حسب مختصات ترمودینامیکی توصیف کرد، سیستم ترمودینامیکی می‌خوانند. در مهندسی ، سیستمهای مهم ترمودینامیکی عبارتند از: یک گاز ، مانند هوا ؛ یک بخار ، مانند آب ؛ یک مخلوط ، مانند بنزین و هوا و یک بخار در تماس با مایع خود ، مانند
آمونیاک مایع و آمونیاک تبخیر شده. ترمودینامیک شیمیایی علاوه بر این سیستمها با جامدات ، فیلمهای سطحی و
پیلهای الکتریکی سر و کار دارد. ترمودینامیک فیزیکی علاوه بر سیستمهای بالا شامل سیستمهایی نظیر سیستم تحت کشش ،
خازن الکتریکی ،
ترموکوپل و
مواد مغناطیسی نیز می‌شود.
مباحث مرتبط با عنوان
