2. Termodinamika (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

3. çdo sistem. Në termodinamikë, bashkëveprimet mes
ansambleve
Përmbledhje të mëdha të objekteve janë studiuar dhe
kategorizuar. Kryesore me këto janë konceptet e sistemit
dhe rrethinës. Një sistem është i përbërë prej
grimcave, lëvizja mesatare e të cilave përcakton
vetitë, tëcilat siç duhet janë të lidhura me njëra tjetrën me
ekuacionin e gjendjes. Vetitë mund të bashkohen e të
shprehin energjinë e brendshme, dhe potencialet
termodinamike përdoren për të caktuar konditat/kushtet
për ekuilibër dhe procese spontane.

4. Me këto mjete, termodinamika përshkruan se
si sistemi i përgjigjet ndërrimeve në rrethinë.
Këto mund të aplikohen gjerësisht në tema të
ndryshme të shkencave dhe teknologjive si:
motorët, kalimet fazore, reaksionet
kimike, fenomenin e transportit, madje edhe
në vrimat e zeza. Përfundimet e
termodinamikës janë esenciale për fushat e
tjera të fizikës, kimisë, inxhinerisë
kimike, citologjisë, biomedicinës inxhinerike
etj.

5. Historiku 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.

6. Termodinamika klasike
Termodinamika klasike është variacion i termodinamikës, i viteve të
hershme të 1880, që u mor me gjendjet termodinamike, dhe vetitë si
energjia, puna dhe nxehtësia dhe me ligjet e termodinamikës, por të
gjithave u mungonte interpretimi atomik. Në formë paraprake,
termodinamika klasike buron prej fizikanit Robert Boyle, i cili më
1662 theksoi se shtypja/presioni p për një sasi të dhënë gazi
ndryshon anasjelltas me vëllimin V në temperaturë konstante; forma
e ekuacionit pV = k, konstante. Prej këtu, një ngjasim i termo –
shkencave filloi të zhvillohet me konstruksionin e makinës së parë me
avull/atmosferik në Angli nga Thomas Savery në 1697 dhe Thomas
Newcomen në 1712. Ligji i parë dhe i dytë dolën në të njejtën kohë
më 1850, së pari nga punimet e William Rankine, Rudolf Clausius dhe
William Thomson (Lord Kelvin). Në fund – Lordi Kelvin e sajoi termin
termodinamikë më 1849 në botimin e “An account of Carnot’s theory
of the motive power of heat”. Libri i parë i mësimit të
termodinamikës u shkrua më 1859 nga William Rankine, një qytetar
dhe profesor i inxhinerisë mekanike në Universitetin e Glasgow – it.

7. Termodinamika statistike
Me zhvillimin e teorisë molekularo – atomike në vitet e vona të
1880 dhe viteve të hershme të 1900, termodinamikës iu dha
një interpretim molekular. Kjo fushë u quajt termodinamikë
statistike, e cila mund të mendohet si një urë lidhëse në mes
parametrave makro dhe mikroskopikë të sistemit. Esencialisht,
statistika termodinamike është një afrim i termodinamikës me
statistikën mekanike, e cila përqendrohet derivimin/rrjedhojën
e rezultateve makroskopike prej fillesave të para. Mund t’i
kundërvihet parardhësit historik termodinamikës fenomenale,
e cila jep përshkrime shkencore të fenomeneve duke iu
shmangur detaleve mikroskopike. Qasja statistike është të
përfitojë të gjitha parametrat makroskopikë (temperatura,
vëllimi, shtypja, entropia etj.) prej parametrave të grimcave
përbërëse në lëvizje dhe bashkëveprimit të tyre (duke përfshirë
edhe fenomenin/dukurinë e kuanteve). Është demonstruar
mjaft e suksesshme, prandaj përdoret shpesh.

8. Termodinamika kimike
• Termodinamika kimike studion raportin e nxehtësisë me reaksionet
kimike ose me ndryshimet fizike të gjendjes pa kufizimin e ligjeve të
termodinamikës. Gjatë viteve 1873 – 76 matematikani – fizikani
amerikan Wiilard Gibbs botoi tre teori/letra më e famshmja ishte On the
Equilibrum of Heterogeneous Substances, në të cilën ai tregoi se si
proceset termodinamike mund të analizohen grafikisht, duke studiuar
energjinë, entropinë, vëllimin, temperaturën dhe shtypjen e sistemit
termodinamik, në atë mënyrë që të kuptohet se a do të ndodhte procesi
spontanisht. Gjatë viteve të hershme të shek.XX, kimistë si Gilbert Lewis,
Merle Randall dhe E. A. Guggenheim filluan të aplikojnë metodat
matematike të Gibbs – it për të analizuar proceset kimike.

9. 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.
Sistemet
e izoluara
Sistemet e
hapura.
Janë pesë kategori
dominuese
sistemesh:
Sistemet e
mbyllura
Sistemet
Adiabatike
Sistemet
diatermike

10. 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.

11. 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 nxeht.sisë, 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).

12. Instrumentet termodinamike
Janë dy lloje të instrumenteve termodinamike, njehsori (meter) dhe rezervuari (reservoir). Një
njehsor termodinamikë është çdo paisje e cila mat çfarëdo parametri të një sistemi
termodinamik. Në disa raste, në fakt parametri termodinamik përcaktohet nën kushtet e një
instrumenti matës të idealizuar. Për ilustrim, ligji i zeros (zeroth law) thotë se nëse dy trupa janë
në ekuilbër termik me një trup të tretë, atherë ata dy trupa janë në ekulibër termik me njëri
tjetrin. Ky parim, si e përmendi James Maxwell në vitin 1872, pohon se është e mundshme t’i
matet temperatura. Një termometër ideal është një mostër/shembull e në gazi ideal në shtypje
konstante. Prej ligjit për gazin ideal pV = nRT, vëllimi i një mostre të tillë mund të përdoret si
indikator i temperaturës; në këtë mënyrë e përcakton temperaturën. Edhepse shtypja është e
përcaktuar/definuar mekanikisht, paisja për matjen e shtypjes, e quajtur barometër mund të
konstruktohet prej një mostre të gazit ideal të mbajtur në temperaturë konstante. Kalorimetri
është paisje e cila e mat dhe e përcakton/karakterizon energjinë e brendshme të sistemit.
Një rezervuar termodinamik është një sistem i cili është aq i madh sa nuk i ndryshon dukshëm
parametrat e gjendjes kur është në kontakt me sistemin pilot/provues. Përdoret për të vënë një
vlerë të caktuar/veçantë parametrit të gjendjes mbi sistemin. Për ilustrim, rezervuari i shtypjes
është një sistem me një shtypje të caktuar, i cili ngarkon me atë shtypje cilindo sistem provues
që është i lidhur mekanikisht me të. Atmosfera e tokës shpesh përdoret si rezervuar i shtypjes.
Është me rëndësi të thuhet se këto dy lloje instrumentesh janë të ndryshme. Një njehsor nuk i
paraqet të sakta punët/detyrat e tij nëse sillet si rezervuar i parametrit të gjendjes i cili ndërron,
të cilin është duke tentuar/përpjekur ta masë. Nëse, për ilustrim, një termometër, do të duhej të
vepronte sikur rezervuar i temperaturës, ai do t’i ndryshonte temperaturat e sistemit që do t’i
kishte matur dhe leximi i tyre do të ishte i gabuar/inkorrekt. Njehsorët ideal nuk kanë
efekt/veprim në parametrat/ndryshoret e gjendjes së sistemit të cilat ato po i masin.

13. Gjendjet termodinamike
Kur një sistem është në ekuilibër në kushte/kondita të
dhëna, është thënë se e ka të përcaktuar/karakterizuar
gjendjen. Gjendja e sistemit mund të përshkruhet si një numër
ekstensiv dhe intensiv të variableve/ndryshoreve. Parametrat e
sistemit mund të përshkruhen me anë të një ekuacioni të
gjendjes i cili specifikon mardhëniet e këtyre ndryshoreve.
Gjendja mund të mendohet si një përshkrim sasior i çastit të
sistemit me një numër të fiksuar/caktuar
variablash/ndryshoresh të mbajtura konstante.

14. Proceset termodinamike
Procesi termodinamik mund të definohet si evulucion/zhvillim energjetik i sistemit
termodinamik i cili rrjedh/kalon prej gjendjes iniciale/fillestare tek gjendja
finale/përfundimtare. Në mënyrë tipike, secili proces termodinamik ndryshon prej
proceseve të tjera, në karakter energjetik, sipas cilit
parametër, temperaturës, vëllimit, shtypjes etj, mbahen konstantë. Veç kësaj, është
me rëndësi t’i grupojmë këto procese në çifte, në të cilën secila ndryshore e cila
mbahet konstant është një antarë i një çifti të konjuguar. Gjashtë proceset
termodinamike më të shpeshta janë paraqitur më poshtë:
Procesi izobarik ndodh në shtypje konstante.
Procesi izohorik (izometrik/izovolumetrik) ndodh në vëllim konstant.
Procesi izotermik ndodh në temperaturë konstante.
Procesi izotropik ndodh në entropi konstante.
Procesi izoentalpik ndodh në entalpi konstante.
Procesi adiabatik ndodh pa humbje dhe marrje/pranim të nxehtësisë.

15. Ligjet e termodinamikës
Në termodinamikë, janë katër ligje me vlefshmëri të përgjithshme, aq sa ato nuk varen nga detalet e
bashkëveprimit ose sistemit që studiohet. Prandaj, ato mund të aplikohen/zbatohen në sistemet tek të cilat
nuk dihet asgjë, veçse balanca e energjisë dhe transferimi/shkëmbimi i materies. Shembujt e tillë përfshijnë
parashikimin e Einstein – it për emisionin spontan në shek.XX dhe hulumtimet e tanishme në
termodinamikën e vrimave të zeza (black holes).
Kater ligjet jane:
-Ligji i zeros në termodinamikë, i cili thotë se ekuilibri termodinamik është një relacion
ekuavalencial
Nese dy sisteme termodinamike jane ne ekuiliber termik me sistemin e trete, athere ato dy
siteme jane ekuiliber termik me njer-tjetrin.
-Ligji i parë i termodinamikës, rreth konservimit/ruajtjes së energjisë.
Rritja e energjise se nje sistemi te mbyllur eshte e barabarte me sasine e energjise se shtuar
sistemit me ane te nxehtesise, minus sasine e humbur te punes se bere te sistemit ne rrethine.
-Ligji i dytë i termodinamikës, rreth entropisë.
Entropia totale e nje sistemi te izoluar termodinamik tenton te rritet sa here qe I afrohet
vleres maksimale.
-Ligji i tretë i termodinamikës, rreth temperaturës absolute.
Kur sitemi asimptotikisht I afrohet temperatures zero ablsolute te gjitha proceset pothujse
mbarojne nga entropia e sistemit asimptotikisht i afrohet vleres maksimale.

16. Parimi i Dyte i Termodinamikes
Proceset e kthyeshme dhe te pakthyeshme. Parimi i dyte i termodinamikes.
-Proces termodinamik quajme kalimin e sistemit termodinamik nga nje gjendje ne tjetren. Nese
vlerat e te gjithe parametrave te sistemit ne gjendjen fillestare jane te barabarta me ato te
gjendjes perfundimtare, procesi quhet rrethor ose i mbyllur.
-Qka ndodh kur bien ne kontakt dy trupa ne temperatura te ndryshme? Kur sistemi arrin
ekuilibrin termodinamik? A mund te kthehet sistemi vetvetiu ne gjendjen paraprake? Si
realizohen proceset termodinamike etj.?
-Proceset termodinamike mund te jene te kthyshme (reversibile) dhe te pa kthyeshme
(ireversibile). Proces i thyeshem quhet ai qe permbush keto kushte:
A. mund te kryhet lehte ne dy kahet e kunderta
B. ne secilin prej rasteve sistemi kalon neper gjendje te mesme te njejte.
C. pas kryerjes se drejte dhe reciproke te procesit sistemi dhe trupat rrethues kthehen ne
gjendjen fillestare.
-Qdo proces qe nuk e ploteson vetem nje nga kushtet e permendura, konsiderohet proces i
pakthyeshem. Te gjitha proceset termike kuazistatike (kuazi - pothuajse, gati) jane te kthyeshme.
Po permendim disa shembuj te proceseve te kthyeshme : levizja e planeteve, lekundjet e
paamortizuara, goditjet elastike, cilki i makinave termike. Kurse shembuj te proceseve te
pakthyeshme jane: lekundjet a amortizuara, goditjet joelastike, proceset me ferkim, difuzioni etj.

17. -Ne natyre nuk ka sistem absolutisht te mbyllur, sepse ne qdo sistem real
veprojne forcat e ferkimit. Ne natyre, po ashtu, nuk ka sistem absolutisht
kurazistik, sepse te gjitha proceset termike kryhen me shpejtesi te
caktuar. Nga kjo rrjedh se te gjitha proceset reale ne natyre jane te
pakthyeshme.
-Sipas parimit te pare te termodinamikes nxehtesia qe i jepet sistemit
harxhohet ne pune, pjesrisht ne ndryshimin e energjise se brendshme. Ai
parim, po ashtu, lejon qe antaret e veqante ne shprehje (2), ne pune dhe
ne ndryshimin e energjise se brendshme, jane te barabarta me zero.
-Sipas parimit te pare te termodinamikes krejt nxehtesia qe i jepet
sistemit mund te transferohet ne pune mekanike ose ne ndryshimin e
energjise se brendshme e asgje tjeter te mos ndodhe me sistemin.
-Nga pervoja dime se, megjithate, nje gje e tille nuk mund te ndodhe ne
natyre. Mund te numrohen shume procese qe do te ishin ne pajtim me
parimin e pare te termodinamikes, e megjithate nuk ndodhin. Po
permendim vetem dy.

18. -Nese dy trupa ne temperatura te ndryshme bien ne kontakt, nxehtesia gjithnje kalon
nga trupi me i nxehur ne trupin me te ftohte. (fig 6.5a)
-Kurre nuk edhte verejtur kalimi i nxehtesise nga trupi i ftohte ne trupin e nxehte pa
kryerjen e punes. Mirepo, eshte i mundur kalimi i nxehtesise nga trupi i ftohte ne trupin
e nxehte nese kryhet pune ne sistem, ne kete parim bazohet puna e mjeteve ftohese.
Qka do te vereni nese terhiqet trupi neper nje siperfaqe te vrazhde? Si behet
transformimi i punes mekanike ne nxehtesi? Pse kur eshte ftohte i ferkojme duart? Pse
gjate dimrit veshim rroba me te trasha?
Natyrisht se nxehtesia e krijuar me ferkim ngroh trupin dhe mjesisin jetesor. E
pamundur eshte te paramendohet procesi i anasjellte, ne te cilin trupi dhe mjedisi
jetesor vete te ulin temperaturen e ate ndryshim te shkaktuar te nxehtesise ta perdorin
per levizjen e trupit, do te thote per mundesi te kryerjes se punes.
Nga pervoja dime se mund te realizohen te gjitha proceset e paraqitura ne fig. 6.5. Ne
te gjitha rastet shqyrtojme kalimin e nxehtesise midis dy trupave, dy burime nxehtesie
me temperatura te ndryshme, T1 > T2 dhe puna qe kryhet me ate rast. Se proceset a)
dhe b) mund te kryhen jane ilustruar me shembuj qe u permenden me larte. Proceset
ne te cilat nxehtesia bartet nga burimi i nxehte ne burimin e ftohte, e me ate rast te
kryhet pune ne rrethine, nuk jan te rralla. Ne baze te atyre proceseve punojne aparatet
e nxehtesise. Ne makinen e avullit, avulli eshte ne temperaturen T1 dhe duke kaluar ne
temperaturen T2 kryen nje pune ë . Procesi i kundert realizohet ne frigorifer; nxehtesia
me punen e motorit bartet nga brendia ne rrethine (nga frigoriferi ne rrethine .

19. -Proceset
qe nuk mund
te ndodhin jane treguar.
Prandaj, perveq Ligjit te pare
te termodinamikes, i cili flet per
nxehtesine si energji edhe per
ruajtjen e energjise, eshte i nevojshme
edhe nje ligj i cili flet per drejtimin
e zhvillimit te procesit. Njohja se proceset
e prezentuara jane te parealizushme paraqet
ligjin shtese. Mund te tregohet nga pervoja
se si eshte i pamundur procesi a) del se
eshte i pamundur edhe procesi b) dhe anasjelltas
Mbani mend
-Parimi i dyte i termodinamikes
me saktesisht e permbush ligjin
e ruajtjes se energjise.
-Ne proceset ne te cilat
nxehtesia bartet nga burimi i
nxehte ne burimin e ftohte
mund te kryhet pune ne
rrethine.
.
-Prandaj, Parimi i Dyte i Termodinamikes mund te formulohet keshtu:
-Nxehtesia rrjedhe spontanisht nga objekti (trupi) i nxehte me ate te ftohte, por jo edhe
anasjelltas. Eshte e pamundur per sisteme ciklike transportimi i nxehtesise nga trupi me
temperature te ulet, ne trupin me temperature te larte, pa kryer pune nga jashte ne sistem.
-Parimi i Dyte i Termodinamikes na bene me dije se eshte e pamundur qe te shfrytzohet
energjia termike perderisa ajo te mund te rrjedhe nga vendi me temperature me te ulet.
-P.sh. uji i oqeaneve ka vlere te madhe te energjise temike. Mirepo, ne nuk mund ta perdorim
ate energji perderisa nuk gjendet vendi i ftohte ne te cilin ajo do te rrjedhe. Si rezultat , per te
gjitha qellimet, energjia temike akumulohet ne oqeane eshte e paperdorshme per njeriun.