Први закон термодинамике повезан је са очувањем енергије, док је други закон термодинамике тврдио да су неки термодинамички процеси недопуштени и да у потпуности не прате први закон термодинамике.
Реч „ термодинамика “ потиче од грчких речи, где „термо“ значи топлота, а „динамика“ значи снага. Дакле, термодинамика је проучавање енергије која постоји у различитим облицима попут светлости, топлоте, електричне и хемијске енергије.
Термодинамика је веома важан део физике и њене сродне области као што су хемија, наука о материјалима, наука о животној средини итд. У међувремену „закон“ значи систем правила. Стога закони термодинамике баве се једним од облика енергије која је топлота, њиховим понашањем под различитим околностима које одговарају механичком раду.
Иако знамо да постоје четири закона термодинамике, почевши од нултог закона, првог закона, другог закона и трећег закона. Али најчешће се користе први и други закони, стога ћемо у овом садржају разговарати и разликовати први и други закон.
Упоредни графикон
| Основе за поређење | Први закон термодинамике | Други закон термодинамике |
|---|---|---|
| Изјава | Енергија се не може створити нити уништити. | Ентропија (степен поремећаја) изолованог система се никад не смањује, већ се увек повећава. |
| Израз | ΔЕ = К + В, користи се за израчунавање вредности ако су познате неке две количине. | ΔС = ΔС (систем) + ΔС (околина)> 0 |
| Израз имплицира то | Промјена унутрашње енергије система једнака је зброју топлотног тока у систему и рада који на систему обавља окружење. | Укупна промена ентропије је збир промене ентропије система и околине која ће се повећати за било који стварни процес и не може бити мања од 0. |
| Пример | 1. Електричне сијалице, када светлост претвара електричну енергију у светлосну (зрачење) и топлотну (топлотну) енергију. 2. Биљке претварају сунчеву светлост (светлосну или зрачну енергију) у хемијску енергију у процесу фотосинтезе. | 1. Машине претварају високо корисну енергију попут горива у мање корисну енергију, која није једнака енергији која се троши током покретања процеса. 2. Грејач у соби користи електричну енергију и одаје топлоту у соби, али соба заузврат не може да даје исту енергију грејачу. |
Дефиниција првог закона термодинамике
Први закон термодинамике каже да се „ енергија не може створити нити уништити “ може се трансформисати само из једног у друго стање. То је такође познато као закон очувања.
Постоји много примера који објашњавају горњу тврдњу, попут електричне сијалице, која користи електричну енергију и претвара се у светлосну и топлотну енергију.
Све врсте машина и мотора користе једну или другу врсту горива за обављање послова и давање различитих резултата. Чак и живи организми једу храну која се пробавља и пружа енергију за обављање различитих активности.
ΔЕ = К + В
Може се изразити једноставном једначином као ΔЕ, што је промена унутрашње енергије система једнака суми топлоте (К) која тече преко граница околине и посао се обавља (В) на систем по окружењу. Али ако претпоставимо да ако је топлотни ток био ван система, тада би К био негативан, слично томе када би посао обављао систем, тада би и В био негативан.
Дакле, можемо рећи да се цео процес ослања на два фактора, а то су топлота и рад, а мала промена у њима резултираће променом унутрашње енергије система. Али као што сви знамо да тај процес није тако спонтан и није применљив сваки пут, као што енергија никада спонтано не тече из ниже температуре у вишу.
Дефиниција другог закона термодинамике
Постоји неколико начина да се изрази други закон термодинамике, али пре тога морамо разумети зашто је други закон уведен. Сматрамо да би у стварном свакодневном животу први закон термодинамике требао да задовољи, али није обавезан.
На пример, размотрите електричну сијалицу у соби која ће прекривати електричну енергију топлотном (топлотном) и светлосном енергијом и соба ће се осветлити, али обрнуто није могуће, ако обезбедимо исту количину светлости и топлоте за сијалица ће се претворити у електричну енергију. Иако се ово објашњење не противи првом закону термодинамике, у стварности то такође није могуће.
Према изјави Келвин-Планцкс, „Немогуће је да било који уређај који ради у циклусу прима топлину из једног резервоара и претвара га 100% у рад, тј. Не постоји топлотни мотор који има топлотну ефикасност од 100%“. .
Чак је и Клаузије рекао да је „немогуће конструисати уређај који ради у циклусу и преноси топлоту из резервоара са ниском температуром у резервоар са високом температуром у одсуству спољног рада“.
Дакле, из горње изјаве јасно је да Други закон термодинамике објашњава начин на који се енергетска трансформација одвија само у одређеном правцу, а који није рашчишћен у првом закону термодинамике.
Други закон термодинамике познат и као закон повећане ентропије, који каже да ће с временом ентропија или степен поремећаја у систему увек расти. Узмимо пример, зашто се више забрљамо, након што започнемо било који посао са свим плановима како посао напредује. Дакле, са порастом времена, поремећаји или дезорганизација се такође повећавају.
Ова појава је применљива у сваком систему, да ће се употребом корисне енергије дати неупотребљива енергија.
ΔС = ΔС (систем) + ΔС (околина)> 0
Као што је претходно описано, делС који је укупна промена ентропије је збир промене ентропије система и околине који ће се повећати за било који стварни процес и не може бити мањи од 0.
Кључне разлике између првог и другог закона термодинамике
Следеће су основне тачке за разликовање првог и другог закона термодинамике:
- Према Првом закону термодинамике „Енергија се не може створити нити уништити, она се може трансформисати само из једног облика у други“. Према Другом закону термодинамике, који не крши први закон, али каже да енергија која се трансформише из једног у друго стање није увек корисна и 100% колико је узета. Дакле, може се рећи да се 'ентропија (степен поремећаја) изолованог система никада не смањује, већ се увек повећава ".
- Први закон термодинамике може се изразити као ΔЕ = К + В, користи се за израчунавање вредности, ако су познате две величине, док се други закон термодинамике може изразити као ΔС = ΔС (систем) + ΔС ( околина)> 0 .
- Изрази подразумевају да је промена унутрашње енергије система једнака суми топлотног тока у систему и рада који на систему раде околине у Првом закону. У Другом закону, укупна промена ентропије је збир промене ентропије система и околине која ће се повећати за било који стварни процес и не може бити мања од 0.
Закључак
У овом чланку смо говорили о термодинамици која није ограничена на физику или машине попут фрижидера, аутомобила, веш машина, али овај концепт је применљив на свакодневни рад сваког. Иако смо овде разликовали два најјаснија закона термодинамике, јер знамо да постоје још два, која су лако разумљива и нису тако контрадикторна.
