Препоръчано, 2021

Избор На Редактора

Разлика между първи и втори закон на термодинамиката

Първият закон на термодинамиката е свързан със запазването на енергията, докато вторият закон за термодинамиката твърди, че някои от процесите на термодинамиката са недопустими и не следва изцяло първия закон на термодинамиката.

Думата „ термодинамика “ произлиза от гръцките думи, където „термо“ означава топлина, а „динамика“ означава мощност. Така че термодинамиката е изучаване на енергия, която съществува в различни форми като светлина, топлина, електрическа и химическа енергия.

Термодинамиката е много жизненоважна част от физиката и свързаната с нея област като химия, материалознание, наука за околната среда и др. Междувременно „закон“ означава системата от правила. Следователно законите на термодинамиката се занимават с една от формите на енергия, която е топлина, тяхното поведение при различни обстоятелства, съответстващи на механичната работа.

Въпреки че знаем, че има четири закона на термодинамиката, като се започне от нулевия закон, първият закон, вторият закон и третият закон. Но най-използваните са първият и вторият закони, затова в това съдържание ще обсъждаме и разграничаваме първия и втория закон.

Сравнителна диаграма

Основа за сравнениеПърви закон на термодинамикатаВтори закон на термодинамиката
изявление
Енергията не може нито да бъде създадена, нито да бъде унищожена.
Ентропията (степен на нарушения) на изолирана система никога не намалява, а винаги се увеличава.
изразяване
ΔE = Q + W, се използва за изчисляване на стойността, ако са известни две количества.ΔS = ΔS (система) + ΔS (около)> 0
Изразът предполага товаПромяната на вътрешната енергия на една система е равна на сумата от топлинния поток в системата и работата, извършена върху системата от околните.Общата промяна в ентропията е сумата от промяната в ентропията на системата и околните, която ще се увеличи за всеки реален процес и не може да бъде по-малка от 0.
пример
1. Електрически крушки, когато светлината преобразува електрическата енергия в светлинна енергия (лъчева енергия) и топлинна енергия (топлинна енергия).
2. Растенията превръщат слънчевата светлина (светлинна или лъчева енергия) в химическа енергия в процеса на фотосинтеза.
1. Машините преобразуват силно полезната енергия като горивата в по-малко полезната енергия, която не е равна на енергията, поета при започване на процеса.
2. Нагревателят в стаята използва електрическата енергия и отделя топлина в помещението, но за сметка на това помещението не може да осигури същата енергия.

Определение на първи закон на термодинамиката

Първият закон на термодинамиката гласи, че „ енергията не може да бъде създадена, нито да бъде унищожена “, тя може да се трансформира само от едно състояние в друго. Това е известно и като закон за опазване.

Има много примери за обяснение на горното твърдение, като електрическа крушка, която използва електрическа енергия и се превръща в светлинна и топлинна енергия.

Всички видове машини и двигатели използват един или друг вид гориво, за да извършват работа и да дават различни резултати. Дори живите организми ядат храна, която се усвоява и осигурява енергия за извършване на различни дейности.

ΔE = Q + W

Тя може да бъде изразена с простото уравнение като ΔE, което е промяната на вътрешната енергия на една система, равна на сумата топлина (Q), която тече през границите на околните и работата се извършва (W) на система от околните. Но да предположим, че ако топлинният поток е излязъл от системата, тогава 'Q' би било отрицателно, подобно на това, ако работата е извършена от системата, тогава 'W' също ще бъде отрицателна.

Така че можем да кажем, че целият процес се основава на два фактора, които са топлина и работа, и лека промяна в тях ще доведе до промяна на вътрешната енергия на една система. Но тъй като всички знаем, че този процес не е толкова спонтанен и не е приложим всеки път, като енергията никога не протича спонтанно от по-ниска температура към по-висока.

Определение на втори закон на термодинамиката

Има няколко начина да изразим втория закон на термодинамиката, но преди това трябва да разберем, че защо е въведен вторият закон. Смятаме, че в реалния процес на ежедневния живот първият закон на термодинамиката трябва да отговаря, но той не е задължителен.

Например, помислете за електрическа крушка в стая, която ще покрие електрическата енергия в топлинна (топлинна) и светлинна енергия и помещението ще олекне, но обратното не е възможно, ако осигурим същото количество светлина и топлина за крушката, тя ще се преобразува в електрическата енергия. Въпреки че това обяснение не се противопоставя на първия закон на термодинамиката, в действителност това също не е възможно.

Според изявлението на Келвин-Планк „Невъзможно е всяко устройство, което работи в цикъл, получава топлина от един резервоар и да го преобразува 100% в работа, т.е. няма топлинен двигател с топлинен коефициент на полезно действие 100%“,

Дори Клаузий каза, че „невъзможно е да се конструира устройство, което работи в цикъл и да прехвърля топлина от нискотемпературен резервоар към резервоар с висока температура при липса на външна работа“.

Така че от горното твърдение става ясно, че Вторият закон на термодинамиката обяснява начина, по който енергийната трансформация се осъществява само в определена посока, което не е изчистено в първия закон на термодинамиката.

Вторият закон на термодинамиката, известен още като Закон за повишена ентропия, който казва, че с течение на времето ентропията или степента на нарушения в системата винаги ще се увеличават. Вземете пример, че защо се забъркваме повече, след като започнем каквато и да е работа с всички планове с напредване на работата. Така с увеличаването на времето разстройствата или дезорганизацията също се увеличават.

Това явление е приложимо във всяка система, че с използването на полезна енергия неизползваната енергия ще бъде раздадена.

ΔS = ΔS (система) + ΔS (около)> 0

Както беше описано по-рано, delS, която е пълната промяна в ентропията, е сумата от промяната в ентропията на системата и околните, която ще се увеличи за всеки реален процес и не може да бъде по-малка от 0.

Ключови разлики между първи и втори закон на термодинамиката

По-долу са основните точки за разграничаване между първи и втори закон на термодинамиката:

  1. Според Първия закон на термодинамиката „Енергията не може нито да бъде създадена, нито да бъде унищожена, тя може да се трансформира само от една форма в друга“. Според Втория закон за термодинамиката, който не нарушава първия закон, но казва, че енергията, която се трансформира от едно състояние в друго, не винаги е полезна и на 100% е взета. Така че може да се каже, че „ентропията (степента на нарушения) на изолирана система никога не намалява, а винаги се увеличава“.
  2. Първият закон на термодинамиката може да се изрази като ΔE = Q + W, използва се за изчисляване на стойността, ако са известни две величини, докато вторият закон на термодинамиката може да се изрази като ΔS = ΔS (система) + ΔS ( около)> 0 .
  3. Изразът предполага, че промяната на вътрешната енергия на една система е равна на сумата от топлинния поток в системата и работата, извършена върху системата от околните в Първия закон. Във втория закон общата промяна в ентропията е сумата от промяната в ентропията на системата и околните, която ще се увеличи за всеки реален процес и не може да бъде по-малка от 0.

заключение

В тази статия обсъдихме термодинамиката, която не се ограничава до физиката или машините като хладилници, автомобили, перални машини, но тази концепция е приложима за всекидневната работа на всеки. Въпреки че тук разграничихме двата най-объркващи закона на термодинамиката, тъй като знаем, че има още два, които са лесни за разбиране и не са толкова противоречиви.

Top