Termodynamikens første lov er relateret til bevarelse af energi, mens termodynamikens anden lov hævder, at nogle af termodynamikprocesserne er uacceptable og ikke helt følger den første lov om termodynamik.
Ordet ' termodynamik ' stammer fra de græske ord, hvor "termo" betyder varme og "dynamik" betyder magt. Så termodynamik er studiet af energi, der findes i forskellige former som lys, varme, elektrisk og kemisk energi.
Termodynamik er en meget vigtig del af fysikken og dets beslægtede felt som kemi, materialevidenskab, miljøvidenskab osv. I mellemtiden betyder 'lov' reglerne. Derfor behandler termodynamiklover den ene af de former for energi, der er varme, deres opførsel under forskellige omstændigheder svarende til det mekaniske arbejde.
Selvom vi ved, at der er fire love for termodynamik, der starter fra den nul lov, første lov, anden lov og den tredje lov. Men de mest anvendte er den første og den anden lovgivning, og derfor vil vi i dette indhold diskutere og differentiere den første og den anden lovgivning.
Sammenligningstabel
| Grundlag for sammenligning | Første lov om termodynamik | Anden lov om termodynamik |
|---|---|---|
| Udmelding | Energi kan hverken skabes eller ødelægges. | Entropien (graden af forstyrrelser) af et isoleret system falder aldrig i stedet for forøges altid. |
| Ekspression | ΔE = Q + W, bruges til beregning af værdien, hvis der er kendt nogen to mængder. | ΔS = ΔS (system) + ΔS (omgivende)> 0 |
| Udtryk indebærer det | Ændringen i et systems indre energi er lig med summen af varmestrømmen ind i systemet og arbejde udført på systemet af det omgivende. | Den samlede ændring i entropien er summen af ændringen i systemets entropi og omgivelser, som vil stige for enhver reel proces og ikke kan være mindre end 0. |
| Eksempel | 1. Elektriske pærer, når lette konverterer elektrisk energi til lysenergi (strålingsenergi) og varmeenergi (termisk energi). 2. Planter omdanner sollyset (lys eller stråleenergi) til kemisk energi under fotosynteseprocessen. | 1. Maskinerne omdanner den meget nyttige energi som brændstof til den mindre nyttige energi, som ikke er lig med den energi, der optages, mens processen starter. 2. Varmeren i rummet bruger den elektriske energi og afgiver varme til rummet, men rummet til gengæld kan ikke give den samme energi til varmeapparatet. |
Definition af første lov om termodynamik
Den første lov om termodynamik siger, at ' energi hverken kan skabes eller ødelægges ', den kun kan omdannes fra en stat til en anden. Dette er også kendt som bevaringsloven.
Der er mange eksempler til at forklare ovenstående udsagn, ligesom en elektrisk pære, der bruger elektrisk energi og konverterer til lys og varmeenergi.
Alle former for maskiner og motorer bruger en eller anden form for brændstof til at udføre arbejde og give forskellige resultater. Selv de levende organismer spiser mad, der bliver fordøjet og giver energi til at udføre forskellige aktiviteter.
ΔE = Q + W
Det kan udtrykkes ved den enkle ligning som ΔE, som er ændringen i et systems indre energi er lig med summen af varme (Q), der flyder over grænserne for det omgivende, og arbejdet udføres (W) på system af det omgivende. Men antag, at hvis varmestrømmen var ude af systemet, ville 'Q' være negativt, ligesom hvis arbejdet blev udført var systemet, ville 'W' også være negativt.
Så vi kan sige, at hele processen er afhængig af to faktorer, som er varme og arbejde, og en lille ændring i disse vil resultere i ændringen i et systems interne energi. Men som vi alle ved, at denne proces ikke er så spontan og ikke er anvendelig hver gang, ligesom energi aldrig spontant flyder fra en lavere temperatur til den højere temperatur.
Definition af anden lov om termodynamik
Der er flere måder at udtrykke termodynamikens anden lov, men inden da skal vi forstå, hvorfor den anden lov blev indført. Vi mener, at i den faktiske proces med det daglige liv skal den første lov om termodynamik tilfredsstille, men det er ikke obligatorisk.
Overvej for eksempel en elektrisk pære i et rum, der dækker den elektriske energi til varme (termisk) og lysenergi, og rummet bliver lettere, men det modsatte er ikke muligt, at hvis vi leverer den samme mængde lys og varme til pæren, den konverteres til den elektriske energi. Selvom denne forklaring ikke modsætter sig termodynamikens første lov, er det i virkeligheden heller ikke muligt.
I henhold til udsagnet fra Kelvin-Plancks "Det er umuligt for ethvert udstyr, der kører i en cyklus, modtager varme fra et enkelt reservoir og konverterer det 100% til arbejde, dvs. der er ingen varmemotor, der har den termiske virkningsgrad på 100%" .
Selv sagde Clausius, at "det er umuligt at konstruere en enhed, der fungerer i en cyklus og overføre varme fra et lavtemperaturbeholder til et højtemperaturbeholder i mangel af eksternt arbejde".
Så fra ovenstående udsagn er det tydeligt, at den anden lov om termodynamik forklarer, hvordan energitransformationen kun finder sted i en bestemt retning, hvilket ikke er klaret i den første lov om termodynamik.
Den anden lov om termodynamik, også kendt som lov om øget entropi, der siger, at med tiden vil entropien eller graden af forstyrrelser i et system altid øges. Tag et eksempel på, hvorfor vi bliver mere rodede efter at have startet noget arbejde med alle planlægninger, efterhånden som arbejdet skrider frem. Med stigningen i tiden stiger forstyrrelserne eller uorganiseringen også.
Dette fænomen er anvendeligt i ethvert system, at med brug af nyttig energi, vil den ubrugelige energi blive væk.
ΔS = ΔS (system) + ΔS (omgivende)> 0
Som beskrevet tidligere er de delS, der er den samlede ændring i entropien, summen af ændringen i systemets entropi og omgivende, som vil stige for enhver reel proces og ikke kan være mindre end 0.
De vigtigste forskelle mellem den første og anden lov for termodynamik
Nedenfor er de væsentlige punkter for at skelne mellem den første og anden lov for termodynamik:
- I henhold til den første lov om termodynamik 'kan energi hverken oprettes eller ødelægges, den kan kun omdannes fra en form til en anden'. I henhold til den anden lov om termodynamik, som ikke overtræder den første lov, men siger, at energi, der omdannes fra en stat til en anden, ikke altid er nyttig og 100% som taget. Så det kan siges, at 'Entropien (graden af forstyrrelser) af et isoleret system falder aldrig, men stiger altid'.
- Den første lov om termodynamik kan udtrykkes som ΔE = Q + W, bruges til beregning af værdien, hvis der er kendt nogen to mængder, mens den anden lov om termodynamik kan udtrykkes som ΔS = ΔS (system) + ΔS ( omgivende)> 0 .
- Udtryk indebærer, at ændringen i et systems indre energi er lig med summen af varmestrømmen ind i systemet og arbejde udført på systemet af det omgivende i den første lov. I den anden lov er den samlede ændring i entropien summen af ændringen i systemets entropi og det omkringliggende, som vil stige for enhver reel proces og ikke kan være mindre end 0.
Konklusion
I denne artikel diskuterede vi termodynamikken, som ikke er begrænset til fysik eller maskiner som køleskabe, biler, vaskemaskine, men dette koncept gælder for alles daglige arbejde. Selvom vi her adskiller de to mest forvirrende termodynamiske love, som vi ved, er der to mere, som er lette at forstå og ikke så modstridende.
