4 ΣΗΜΕΙΩΣΗ : Πλήρης αναφορά Βιβλιογραφίας θα αναρτηθεί με την ολοκλήρωση των σημειώσεων.

Θερμοκρασία, θερμότητα, θερμική ενέργεια, εσωτερική ενέργεια

- Θερμοκρασία ονομάζουμε αυτό που μετράμε με τα θερμόμετρα.

Θερμότητα : ονομάζουμε την ενέργεια που μεταφέρεται από ένα θερμότερο σε ένα ψυχρότερο σώμα, εξαιτίας της διαφοράς θερμοκρασίας τους.

Αυτό μπορεί να επιτευχθεί, κυρίως, με τρεις μηχανισμούς : με επαφή των σωμάτων, με ρεύματα μεταφοράς σωματιδίων, και με ακτινοβολία.

- Θερμική ενέργεια ονομάζουμε την κινητική ενέργεια των μικροσκοπικών σωματιδίων από τα οποία αποτελείται το σώμα.

Εσωτερική ενέργεια : ονομάζουμε το άθροισμα των ενεργειών των σωματιδίων που το απαρτίζουν ως αποτέλεσμα της σχετικής τους κίνησης ως προς το κέντρο μάζας του σώματος και των αλληλεπιδράσεων μεταξύ τους.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ : Σε ένα ιδανικό αέριο ( και όχι σε ένα πραγματικό ) αποδεικνύεται πειραματικά ότι αποτελεί συνάρτηση μόνο της θερμοκρασίας.

Σύστημα : λέγεται γενικά ένα σύνολο αντικειμένων που συνδέονται μεταξύ τους με κάποιες συγκεκριμένες σχέσεις.

Λέγεται μια περιοχή του χώρου, αυθαίρετα καθορισμένη, που περιέχει ένα ή περισσότερα σώματα στα οποία ενδεχομένως ασκούνται φυσικές επιδράσεις οπότε αυτά εκτελούν φυσικά φαινόμενα.

Παραδείγματα : ένα άτομο που περιλαμβάνει πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. ένα κύτταρο που περιλαμβάνει πυρήνα και άλλα οργανίδια (μιτοχόνδρια, χλωροπλάστες κ.α). μία σχολική αίθουσα που περιλαμβάνει μαθητές, καθηγητή και διάφορα ανόργανα αντικείμενα, (πίνακας, θρανία κ.α.).

ένα λεωφορείο που περιλαμβάνει επιβάτες, οδηγό, καθίσματα κ.α. π.χ. μία λίμνη που περιλαμβάνει νερό, ψάρια κ.α. μία πόλη που περιλαμβάνει ανθρώπους οικίες, εργοστάσια κ.α. ένας πλανήτης που περιλαμβάνει ζωντανούς και μη οργανισμούς ένας γαλαξίας που περιλαμβάνει αστέρες (ήλιους), πλανήτες, δορυφόρους κ.α.

ΚΛΕΙΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ : Λέγεται το σύστημα που δεν επηρεάζεται ( είναι απομονωμένο ) από το Περιβάλλον. Όλες οι εξωτερικές επιδράσεις (τόσο οι μηχανικές όσο και οι μη μηχανικές) που ασκούνται στα σώματα που περιέχει είναι μηδενικές.

Για την καλύτερη κατανόηση του ορισμού μπορούμε να παραλληλίσουμε το κλειστό σύστημα με ένα εμπορικό κατάστημα το οποίο παραμένει εκτός λειτουργίας σε όλη την διάρκεια του έτους και επομένως καμία εμπορική ή άλλη οικονομική πράξη δεν γίνεται σε αυτό.

ΑΝΟΙΚΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ : Λέγεται το σύστημα που επηρεάζεται απρόβλεπτα από το περιβάλλον. Διάφορες εξωτερικές επιδράσεις (τόσο μηχανικές όσο και μη μηχανικές) ασκούνται στα σώματα που περιέχει.

Για την καλύτερη κατανόηση του ορισμού μπορούμε να παραλληλίσουμε το ανοικτό σύστημα με ένα εμπορικό κατάστημα το οποίο λειτουργεί σε όλη την διάρκεια του έτους και σε αυτό γίνονται όχι μόνον εμπορικές συναλλαγές (δηλ. πωλήσεις προϊόντων) αλλά και άλλες οικονομικές πράξεις (δηλ. αναπροσαρμογές ενοικίου, επισκευές κτιρίου, κλοπές, καταστροφές από πλημμύρες κ.α.).

ΣΥΝΤΗΡΗΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ : Λέγεται το σύστημα που επηρεάζεται προβλέψιμα από το περιβάλλον. Μόνον μηχανικές εξωτερικές επιδράσεις ασκούνται στα σώματα που περιέχει.

Για την καλύτερη κατανόηση του ορισμού μπορούμε να παραλληλίσουμε το συντηρητικό σύστημα με ένα εμπορικό κατάστημα το οποίο λειτουργεί σε όλη την διάρκεια του έτους και σε αυτό γίνονται μόνον εμπορικές συναλλαγές (δηλ. πωλήσεις προϊόντων) και όχι άλλες οικονομικές πράξεις.

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ Με τον όρο θερμοδυναμική ισορροπία χαρακτηρίζεται γενικά η κατάσταση ενός θερμοδυναμικού συστήματος κατά την οποία δεν μεταβάλλονται οι ιδιότητές του με το χρόνο. Δηλαδή, οι όποιες μεταβολές που μπορεί να επέλθουν θα είναι αποτέλεσμα κατόπιν αλληλεπίδρασης με άλλο σύστημα και μόνο.

Η θερμοδυναμική ισορροπία ενός συστήματος προϋποθέτει ταυτόχρονη ΘΕΡΜΙΚΗ, ΜΗΧΑΝΙΚΗ και ΧΗΜΙΚΗ ισορροπία. ΘΕΡΜΙΚΗ ισορροπία σημαίνει πως η θερμοκρασία ενός συστήματος είναι η ίδια σε όλα τα σημεία του, ΜΗΧΑΝΙΚΗ ισορροπία σημαίνει όλες οι δυνάμεις, δηλ. οι εσωτερικές αλλά και αυτές μεταξύ συστήματος και περιβάλλοντος εξισορροπούνται, Και τέλος, ΧΗΜΙΚΗ ισορροπία σημαίνει πως η εσωτερική δομή και η χημική σύσταση παραμένουν σταθερά. Άρα ένα σύστημα σε ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ είναι ταυτόχρονα σε ΘΕΡΜΙΚΗ, ΜΗΧΑΝΙΚΗ και ΧΗΜΙΚΗ ισορροπία.

Σύστημα ορισμένης ενέργειας ευρισκόμενο σε θερμοδυναμική ισορροπία χαρακτηρίζεται με τη μεγαλύτερη τιμή εντροπίας από οποιαδήποτε άλλη κατάσταση με την αντίστοιχη ενέργεια. Γενικά η θερμοδυναμική ισορροπία ως κατάσταση, παρουσιάζει στις διάφορες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας τη χαμηλότερη τιμή ενθαλπίας σε σχέση με οποιαδήποτε άλλη κατάσταση υπό τις αυτές συνθήκες.

Η Ενθαλπία είναι θερμοδυναμικό μέγεθος που αντιπροσωπεύει το ολικό ποσό θερμότητας που περιέχει ένα θερμοδυναμικό σύστημα. Ειδικότερα αποτελεί το άθροισμα της εσωτερικής ενέργειας ενός σώματος και του γινομένου της εξωτερικής πίεσης επί του όγκου που καταλαμβάνει μια ουσία. Το γινόμενο εκφράζει την ενέργεια που απαιτείται για να εκτοπίσει το σώμα το περιβάλλον του και να καταλάβει τη θέση στην οποία βρίσκεται.