Razlika med prvim in drugim zakonom termodinamike

Termodinamika je ključni del fizike, materialnih znanoti, inženirtva, kemije, znanoti o okolju in še nekaj drugih področij. V termodinamiki o štirje zakoni; ničelni zakon termodinamike, prvi zakon te

Razlika med prvim in drugim zakonom termodinamike

Vsebina:

Glavna razlika - prva proti drugemu zakonu termodinamike

Termodinamika je ključni del fizike, materialnih znanosti, inženirstva, kemije, znanosti o okolju in še nekaj drugih področij. V termodinamiki so štirje zakoni; ničelni zakon termodinamike, prvi zakon termodinamike, drugi zakon termodinamike in tretji zakon termodinamike. Ti štirje zakoni trdijo, da jim vsi termodinamični procesi sledijo. Prvi in ​​drugi zakon sta najpogosteje uporabljena zakona v termodinamiki. Prvi zakon pravi, da energije ni mogoče ustvariti niti uničiti. Prvi zakon je preprosto druga različica zakona o ohranjanju energije. Drugi zakon pa nasprotno trdi, da so nekateri termodinamični procesi prepovedani. Ta članek se osredotoča na razlike med prvim in drugim zakonom termodinamike.

Kaj je prvi zakon termodinamike

Prvi zakon termodinamike je podoben zakonu ohranjanja energije, prilagojenemu za termodinamične procese. V skladu z zakonom ohranjanja energije je celotna energija izoliranega sistema konstantna. Energije ni mogoče ustvariti ali uničiti, temveč jo je mogoče preoblikovati iz ene oblike v drugo.

V prvem zakonu je navedeno, da je povečanje notranje energije zaprtega sistema enako toploti, ki jo dobavlja sistem minus opravljeno delo. To trditev lahko izrazimo tudi kot ΔU = ΔQ- ΔW, pri čemer je ΔU = povečanje notranje energije, ΔQ = toplota, ki jo dovaja sistem, in ΔW = delo, ki ga opravi sistem. (ΔW je negativna, če je delo opravljeno v sistemu.)

Prvi zakon je včasih izražen kot ΔU = ΔQ + ΔW. V tej obliki prvega zakona je treba ΔW upoštevati kot delo, opravljeno na sistemu. ΔW je negativen, če delo opravi sistem.

Kakorkoli že, prvi zakon ne navaja ničesar o načinih pretvarjanja energije iz ene oblike v drugo.

Kaj je drugi zakon termodinamike

Drugi zakon termodinamike lahko izrazimo na več načinov, kot je prikazano spodaj.

Nemogoče je zgraditi popoln toplotni motor ali popoln hladilnik. To pomeni, da toplotnega motorja ali hladilnika s 100% energetsko učinkovitostjo ni mogoče zgraditi.

Ne moremo popolnoma pretvoriti toplote v delo, ne da bi prišlo do kakšne druge spremembe. Ta izjava pravi, da se energija izgublja, kadar se toplota pretvori v delo. Količina odpadkov se lahko zmanjša. Vendar je ni mogoče odpraviti.

Nemogoče je zgraditi stroj za stalno gibanje. Ta izjava pomeni, da je nemogoče zgraditi stroj za stalno gibanje, saj se energija izgublja s časom.

Toplota lahko teče iz vročega rezervoarja v hladen rezervoar, vendar ne obratno, ne da bi prišlo do kakšne druge spremembe. Ta izjava pomeni, da se toplota lahko prenese iz vročega rezervoarja v hladen rezervoar brez opravljanja dela. Vendar pa je treba opraviti delo za prenos toplote iz hladnega rezervoarja v vroči rezervoar.

Ni toplotnega motorja, ki bi imel toplotni izkoristek višji od reverzibilnega Carnotovega motorja. Ta izjava pomeni, da toplotna učinkovitost toplotnega motorja ne presega Carnotove učinkovitosti. Največja možna toplotna energetska učinkovitost se imenuje Carnotova učinkovitost. Ta koncept je zelo koristen v znanosti, saj nam omogoča izračun maksimalne toplotne učinkovitosti danega termodinamičnega sistema.


Princip delovanja Carnotovega toplotnega motorja

Razlika med prvim in drugim zakonom termodinamike

Osnovna ideja:

Prvi zakon: Prvi zakon termodinamike je a različica zakona o ohranjanju energije.

Drugi zakon: Drugi zakon termodinamičnih stanj katere vrste termodinamičnih procesov so v naravi prepovedane.

Vsebina:

Prvi zakon: Prvi zakon termodinamike pravi, da energije ni mogoče niti ustvariti niti uničiti.

Drugi zakon: Nemogoče je zgraditi popoln toplotni motor ali popoln hladilnik. Nemogoče je zgraditi stroj za stalno gibanje. Ne moremo popolnoma pretvoriti toplote v delo. Toplota spontano ne teče iz hladnega rezervoarja v vroči rezervoar. Entropija izoliranega sistema se nikoli ne zmanjša.

Uporabe:

Prvi zakon: Enačba; ΔU = ΔQ + ΔW se lahko uporabi za izračun algebraične vrednosti ene količine, če so znane druge dve enačbi.

Drugi zakon: Drugi zakon se lahko uporabi za izračun največje dosegljive toplotne učinkovitosti (Carnotove učinkovitosti) danega toplotnega motorja.


Vljudnost slike:

"Carnot toplotni motor" Erica Gabe (Sting - fr: Sting) - Lastno delo Temelji na sliki: Carnot-engine.png, (Public Domain) preko