Termofysiikan perusteet, Ismo Napari ja Hanna Vehkamäki, 2013.
Termofysiikan perusteet, Ismo Napari ja Hanna Vehkamäki, 2013.
Termofysiikan perusteet, Ismo Napari ja Hanna Vehkamäki, 2013.
- No tags were found...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Luku 1Johdanto1.1 <strong>Termofysiikan</strong> osa-alueetTermofysiikka on fysiikan ala, jonka avulla voidaan tutkia makroskooppistenhiukkassysteemien ominaisuuksia. Mekaniikan tai kvanttimekaniikan menetelminvoidaan tarkastella muutaman kappaleen tai hiukkasen liikettä, muttajos hiukkasia on esimerkiksi Avogadron luvun verran (6·10 23 kappaletta), eisysteemin liiketilan määrääminen käytännössä onnistu. <strong>Termofysiikan</strong> avullavoidaan laskea miten esimerkiksi paine <strong>ja</strong> tilavuus riippuvat toisistaan suuressahiukkasjoukossa tai miten nämä ominaisuudet muuttuvat kun systeemisaa tai luovuttaa energiaa. <strong>Termofysiikan</strong> menetelmä on käyttökelpoinen hyvinmonilla fysiikan aloilla annettujen oletusten rajoissa, <strong>ja</strong> siksi sitä voidaansoveltaa niin materiaalitieteessä kuin vaikkapa astro- tai aerosolifysiikassa.Termofysiikka voidaan <strong>ja</strong>kaa kolmeen osa–alueeseen: tasapainotilojen termodynamiikka,tasapainotilojen tilastollinen mekaniikka <strong>ja</strong> epätasapainotilojentilastollinen mekaniikka. Tässä kir<strong>ja</strong>ssa tutustumme ensin tasapainotilojen termodynamiikkaan,josta <strong>ja</strong>tkossa käytetään nimitystä termodynamiikka (joskuspuhutaan myös lämpöopista). Termodynamiikka on makroskooppinen teoria,joka tarkastelee aineen havaittavia termisiä ominaisuuksia perustelematta niitämikroskooppisesti. Tilastollinen (eli statistinen) mekaniikka sen si<strong>ja</strong>an ottaalähtökohdaksi aineen mikroskooppisen rakenteen.Termin termodynamiikka käyttö on hieman harhaanjohtavaa, sillä tarkkaanottaen perinteinen termodynamiikka kuvaa vain a<strong>ja</strong>llisesti muuttumattomiatasapainotilo<strong>ja</strong>. Tarkasteltavissa systeemeissä <strong>ja</strong> prosesseissa aikariippuvuuson usein häivytetty pois a<strong>ja</strong>ttelemalla, että prosessi kulkee koko a<strong>ja</strong>n tasapainotilojenkautta. Toisaalta usein riittää tietää, mitkä ovat systeemin ominaisuudetmuutoksen alussa <strong>ja</strong> lopussa. Todellisia a<strong>ja</strong>sta riippuvia ilmiöitä tutkiiepätasapainotilojen tilastollinen mekaniikka, mutta sitä emme tässä kir<strong>ja</strong>ssakäsittele: asian laajuuden lisäksi esteenä on raskaampi matemaattinen koneistokuin mitä perustermofysiikassa tarvitaan.
Change language