Termodynamikkens første lov er relatert til bevaring av energi, mens termodynamikkens andre lov hevder at noen av termodynamikkprosessene er ikke tillatt og ikke følger den første loven om termodynamikk.
Ordet ' termodynamikk ' er avledet fra de greske ordene, der "Thermo" betyr varme og "dynamikk" betyr kraft. Så termodynamikk er studiet av energi som finnes i forskjellige former som lys, varme, elektrisk og kjemisk energi.
Termodynamikk er veldig viktig del av fysikken og dets relaterte felt som kjemi, materialvitenskap, miljøvitenskap, osv. I mellomtiden betyr "lov" regelsystemet. Derfor behandler termodynamikklover en av energiformene som er varme, deres oppførsel under forskjellige omstendigheter tilsvarer det mekaniske arbeidet.
Selv om vi vet at det er fire lover for termodynamikk, med utgangspunkt i null lov, første lov, andre lov og tredje lov. Men de mest brukte er den første og den andre loven, og derfor vil vi i dette innholdet diskutere og differensiere den første og den andre loven.
Sammenligningstabell
| Grunnlag for sammenligning | Første lov om termodynamikk | Andre lov om termodynamikk |
|---|---|---|
| Uttalelse | Energi kan verken skapes eller ødelegges. | Entropien (graden av lidelser) til et isolert system avtar aldri, i stedet øker alltid. |
| Uttrykk | ΔE = Q + W, brukes til å beregne verdien hvis det er kjent to mengder. | ΔS = ΔS (system) + ΔS (omgivende)> 0 |
| Uttrykk innebærer det | Endringen i den indre energien i et system er lik summen av varmestrømmen inn i systemet og arbeidet som er gjort på systemet av de omkringliggende. | Den totale endringen i entropien er summen av endringen i entropien til systemet og omgivelsene som vil øke for enhver reell prosess og ikke kan være mindre enn 0. |
| Eksempel | 1. Elektriske pærer, når lette konverterer elektrisk energi til lysenergi (strålingsenergi) og varmeenergi (termisk energi). 2. Planter konverterer sollyset (lys eller strålingsenergi) til kjemisk energi i prosessen med fotosyntesen. | 1. Maskinene konverterer den svært nyttige energien som brensel til den mindre nyttige energien, som ikke er lik energien som tas opp mens du starter prosessen. 2. Varmeapparatet i rommet bruker elektrisk energi og gir ut varme til rommet, men rommet til gjengjeld kan ikke gi den samme energien til varmeren. |
Definisjon av første lov om termodynamikk
Den første loven om termodynamikk sier at ' energi hverken kan skapes eller ødelegges ', den kan bare transformeres fra en stat til en annen. Dette er også kjent som bevaringsloven.
Det er mange eksempler på å forklare utsagnet ovenfor, som en elektrisk pære, som bruker elektrisk energi og konverterer til lys- og varmeenergi.
Alle typer maskiner og motorer bruker en eller annen type drivstoff for å utføre arbeid og gi ut forskjellige resultater. Selv de levende organismer, spiser mat som blir fordøyd og gir energi til å utføre forskjellige aktiviteter.
ΔE = Q + W
Det kan uttrykkes ved den enkle ligningen som ΔE, som er endringen i den indre energien i et system er lik summen av varme (Q) som flyter over grensene til omgivelsene og arbeidet er gjort (W) på system av omgivelsene. Men antar at hvis varmestrømmen var ute av systemet, ville 'Q' være negativt, på samme måte hvis arbeidet ble utført av systemet, ville 'W' også være negativt.
Så vi kan si at hele prosessen er avhengig av to faktorer, som er varme og arbeid, og en liten endring i disse vil resultere i endring i den interne energien i et system. Men som vi alle vet at denne prosessen ikke er så spontan og ikke er anvendbar hver gang, som at energi aldri spontant flyter fra en lavere temperatur til den høyere temperaturen.
Definisjon av Second Law of Thermodynamics
Det er flere måter å uttrykke termodynamikkens andre lov, men før da må vi forstå det hvorfor den andre loven ble innført. Vi tenker at den faktiske prosessen med det daglige liv skal den første loven om termodynamikk tilfredsstille, men det er ikke obligatorisk.
Tenk for eksempel på en elektrisk pære i et rom som vil dekke den elektriske energien til varme (termisk) og lysenergi, og rommet vil bli lysere, men det motsatte er ikke mulig, at hvis vi gir samme mengde lys og varme til pæren, den vil konvertere til den elektriske energien. Selv om denne forklaringen ikke motsetter seg termodynamikkens første lov, er det faktisk ikke mulig.
I følge uttalelsen fra Kelvin-Plancks “Det er umulig for noen enheter som kjører i en syklus, mottar varme fra et enkelt reservoar og konverterer det 100% til arbeid, det vil si at det ikke er noen varmemotor som har den termiske virkningsgraden på 100%” .
Selv sa Clausius at "det er umulig å konstruere en enhet som opererer i en syklus og overføre varme fra et lavtemperaturreservoar til et høytemperaturreservoar i mangel av utvendig arbeid".
Fra uttalelsen ovenfor er det klart at termodynamikkens andre lov forklarer om hvordan energitransformasjonen bare foregår i en bestemt retning, noe som ikke er klarert i den første loven om termodynamikk.
Den andre loven om termodynamikk også kjent som lov om økt entropi, som sier at med tiden vil entropien eller graden av lidelser i et system alltid øke. Ta et eksempel, det er grunnen til at vi blir mer rotete etter å ha startet noe arbeid med alle planene etter hvert som arbeidet skrider frem. Så med tiden øker, øker også forstyrrelsene eller uorganiseringen.
Dette fenomenet er anvendelig i alle systemer, at med bruk av nyttig energi, vil den ubrukelige energien bli gitt bort.
ΔS = ΔS (system) + ΔS (omgivende)> 0
Som beskrevet tidligere er delene som er den totale endringen i entropien summen av endringen i entropien til systemet og omgivelsene som vil øke for enhver reell prosess og ikke kan være mindre enn 0.
Viktige forskjeller mellom første og andre lover for termodynamikk
Nedenfor er de viktige punktene for å skille mellom første og andre lover for termodynamikk:
- I henhold til den første loven om termodynamikk 'Energi kan verken skapes eller ødelegges, den kan bare transformeres fra en form til en annen'. I henhold til den andre loven om termodynamikk, som ikke bryter den første loven, men sier at energi som transformeres fra en stat til en annen ikke alltid er nyttig og 100% som tatt. Så det kan sies at 'Entropien (graden av forstyrrelser) av et isolert system avtar aldri, heller alltid øker'.
- Den første termodynamikkens lov kan uttrykkes som ΔE = Q + W, brukes for beregning av verdien, hvis det er kjent to mengder, mens termodynamikkens andre lov kan uttrykkes som ΔS = ΔS (system) + ΔS ( rundt)> 0 .
- Uttrykk innebærer at endringen i den indre energien i et system er lik summen av varmestrømmen inn i systemet og arbeidet som er utført på systemet av de omkringliggende i First Law. I den andre loven er den totale endringen i entropien summen av endringen i entropien til systemet og omgivelsene som vil øke for enhver reell prosess og ikke kan være mindre enn 0.
Konklusjon
I denne artikkelen diskuterte vi Thermodynamics, som ikke er begrenset til fysikk eller maskineri som kjøleskap, biler, vaskemaskin, men dette konseptet gjelder for alles daglige arbeid. Selv om vi her skiller de to mest forvirrende lovene om termodynamikk, som vi vet, er det to til, som er enkle å forstå og ikke så motstridende.
