Prima lege a termodinamicii este legată de conservarea energiei, în timp ce cea de-a doua lege a termodinamicii susține că unele dintre procesele termodinamicii sunt impermeabile și nu respectă în totalitate Prima lege a termodinamicii.
Cuvântul „ termodinamică ” este derivat din cuvintele grecești, unde „Termo” înseamnă căldură și „dinamică” înseamnă putere. Deci, termodinamica este studiul energiei care există sub diferite forme precum lumina, căldura, energia electrică și chimică.
Termodinamica este o parte foarte vitală a fizicii și a domeniului său conex, cum ar fi chimia, știința materialelor, știința mediului, etc. Între timp, „Legea” înseamnă sistemul regulilor. Prin urmare, legile termodinamicii se referă la una dintre formele de energie care este căldura, comportamentul lor în diferite circumstanțe corespunzătoare muncii mecanice.
Deși știm că există patru legi ale termodinamicii, pornind de la legea zero, prima lege, a doua lege și a treia lege. Dar cele mai folosite sunt prima și a doua legi, prin urmare, în acest conținut, vom discuta și diferenția prima și a doua legi.
Diagramă de comparație
| Baza pentru comparație | Prima lege a termodinamicii | A doua lege a termodinamicii |
|---|---|---|
| Afirmație | Energia nu poate fi nici creată, nici distrusă. | Entropia (gradul de tulburări) al unui sistem izolat nu scade niciodată, în schimb crește întotdeauna. |
| Expresie | ΔE = Q + W, este utilizat pentru calculul valorii dacă se cunoaște orice două cantități. | ΔS = ΔS (sistem) + ΔS (înconjurător)> 0 |
| Expresia presupune că | Schimbarea energiei interne a unui sistem este egală cu suma fluxului de căldură în sistem și a lucrărilor efectuate de către sistemul înconjurător. | Modificarea totală a entropiei este suma modificării entropiei sistemului și a mediului înconjurător, care va crește pentru orice proces real și nu poate fi mai mică de 0. |
| Exemplu | 1. Becurile electrice, când lumina se transformă energia electrică în energie lumină (energie radiantă) și energie termică (energie termică). 2. Plantele transformă lumina solară (lumină sau energie radiantă) în energie chimică în procesul de fotosinteză. | 1. Mașinile convertesc energia extrem de utilă, precum combustibilii, în energie mai puțin utilă, care nu este egală cu energia preluată în timpul începerii procesului. 2. Încălzitorul din cameră folosește energia electrică și dă căldură încăperii, dar camera în schimb nu poate oferi aceeași energie încălzitorului. |
Definiția primei legi a termodinamicii
Prima lege a termodinamicii afirmă că „ energia nu poate fi nici creată, nici distrusă ”, ea nu poate fi transformată decât dintr-o stare în alta. Aceasta este cunoscută și sub denumirea de lege a conservării.
Există multe exemple pentru a explica afirmația de mai sus, precum un bec electric, care utilizează energia electrică și se transformă în energie de lumină și căldură.
Toate tipurile de mașini și motoare folosesc un alt tip de combustibil pentru a efectua lucrări și pentru a da rezultate diferite. Chiar și organismele vii, mănâncă alimente care se digeră și oferă energie pentru a desfășura diferite activități.
ΔE = Q + W
Poate fi exprimată prin ecuația simplă ca ΔE, care este schimbarea energiei interne a unui sistem este egală cu suma de căldură (Q) care curge peste limitele din jur și lucrul este făcut (W) pe sistem prin împrejurimi. Dar să presupunem că dacă fluxul de căldură a fost în afara sistemului, atunci „Q” ar fi negativ, în mod similar, dacă lucrările au fost făcute de către sistem, atunci „W” ar fi negativ.
Deci putem spune că întregul proces se bazează pe doi factori, care sunt căldura și munca, iar o ușoară schimbare a acestora va avea ca rezultat schimbarea energiei interne a unui sistem. Dar, după cum știm cu toții că acest proces nu este atât de spontan și nu este aplicabil de fiecare dată, așa cum energia nu curge niciodată spontan de la o temperatură mai scăzută la cea mai ridicată.
Definiția celei de-a doua legi a termodinamicii
Există mai multe moduri de a exprima a doua lege a termodinamicii, dar înainte de aceasta trebuie să înțelegem că de ce a fost introdusă a doua lege. Credem că în procesul efectiv al vieții de zi cu zi, prima lege a termodinamicii ar trebui să satisfacă, dar nu este obligatorie.
De exemplu, ia în considerare un bec electric într-o cameră care va acoperi energia electrică în energie termică (termică) și lumină, iar camera va fi mai ușoară, dar invers nu este posibil, asta dacă oferim aceeași cantitate de lumină și căldură pentru bec, se va transforma în energie electrică. Deși această explicație nu se opune primei legi a termodinamicii, în realitate, nu este posibilă și ea.
Potrivit declarației Kelvin-Plancks „Este imposibil pentru orice dispozitiv care funcționează într-un ciclu, primește căldură dintr-un singur rezervor și îl transformă 100% în funcționare, adică nu există un motor termic care să aibă o eficiență termică de 100%” .
Chiar, Clausius a spus că „este imposibil de construit un dispozitiv care să funcționeze într-un ciclu și să transfere căldura dintr-un rezervor de temperatură joasă într-un rezervor de temperatură ridicată, în absența lucrărilor externe”.
Deci, din afirmația de mai sus, este clar că a doua lege a termodinamicii explică despre modul în care transformarea energiei are loc doar într-o direcție particulară, ceea ce nu este clar în prima lege a termodinamicii.
Cea de-a doua lege a termodinamicii cunoscută și sub denumirea de Legea entropiei crescute, care spune că în timp entropia sau gradul tulburărilor dintr-un sistem vor crește întotdeauna. Dați un exemplu, că de ce suntem mai încurcați, după ce începem orice lucru cu toate planificările pe măsură ce lucrarea progresează. Deci, odată cu creșterea timpului, crește și tulburările sau dezorganizarea.
Acest fenomen este aplicabil în orice sistem, că odată cu utilizarea energiei utile, energia inutilizabilă va fi dată.
ΔS = ΔS (sistem) + ΔS (înconjurător)> 0
Așa cum s-a descris anterior, calculatoarele care reprezintă modificarea totală a entropiei este suma modificării entropiei sistemului și a mediului înconjurător, care va crește pentru orice proces real și nu poate fi mai mică de 0.
Diferențe cheie între prima și a doua lege a termodinamicii
În cele ce urmează sunt prezentate punctele esențiale pentru a face diferența între Legile Termodinamicii și Prima și a doua:
- Conform primei legi a termodinamicii „Energia nu poate fi nici creată, nici distrusă, ea nu poate fi transformată decât dintr-o formă în alta”. Conform celei de-a doua legi a termodinamicii, care nu încalcă prima lege, dar spune că energia care este transformată dintr-o stare în alta nu este întotdeauna utilă și 100% așa cum este luată. Prin urmare, se poate afirma că „Entropia (gradul de tulburări) al unui sistem izolat nu scade, ci crește întotdeauna”.
- Prima lege a termodinamicii poate fi exprimată ca ΔE = Q + W, este utilizată pentru calculul valorii, dacă se cunoaște două cantități, în timp ce a doua lege a termodinamicii poate fi exprimată ca ΔS = ΔS (sistem) + ΔS ( înconjurător)> 0 .
- Expresiile implică faptul că schimbarea energiei interne a unui sistem este egală cu suma fluxului de căldură în sistem și a lucrărilor efectuate asupra sistemului de către cei din jur în prima lege. În a doua lege, modificarea totală a entropiei este suma modificării entropiei sistemului și a mediului inconjurator, care va crește pentru orice proces real și nu poate fi mai mică de 0.
Concluzie
În acest articol, am discutat despre Termodinamica, care nu se limitează la fizică sau utilaje precum frigidere, mașini, mașini de spălat, dar acest concept este aplicabil lucrului de zi cu zi al tuturor. Deși aici am distins cele mai confuze două legi ale termodinamicii, așa cum știm că există alte două, ușor de înțeles și nu atât de contradictorii.
