Prvi zakon termodinamike povezan je s očuvanjem energije, dok je drugi zakon termodinamike tvrdio da su neki termodinamički procesi nedopustivi i da u potpunosti ne slijede prvi zakon termodinamike.
Riječ " termodinamika " potječe od grčkih riječi, gdje "termo" znači toplina, a "dinamika" znači snaga. Dakle, termodinamika je proučavanje energije koja postoji u različitim oblicima poput svjetlosti, topline, električne i kemijske energije.
Termodinamika je vrlo bitan dio fizike i njenog srodnog područja poput kemije, znanosti o materijalima, znanosti o okolišu itd. U međuvremenu, 'Zakon' znači sustav pravila. Stoga se zakoni termodinamike bave jednim od oblika energije koja je toplina, a njihovo ponašanje pod različitim okolnostima odgovara mehaničkom radu.
Iako znamo da postoje četiri zakona termodinamike, počevši od nultog zakona, prvog zakona, drugog zakona i trećeg zakona. Ali najčešće se koriste prvi i drugi zakoni, stoga ćemo u ovom sadržaju razgovarati i razlikovati prvi i drugi zakon.
Usporedni grafikon
| Osnove za usporedbu | Prvi zakon termodinamike | Drugi zakon termodinamike |
|---|---|---|
| izjava | Energija se ne može stvoriti niti uništiti. | Entropija (stupanj poremećaja) izoliranog sustava nikad se ne smanjuje, već se uvijek povećava. |
| Izraz | ΔE = Q + W, koristi se za izračun vrijednosti ako su poznate bilo koje dvije količine. | ΔS = ΔS (sustav) + ΔS (okolina)> 0 |
| Izraz implicira da | Promjena unutarnje energije sustava jednaka je zbroju dotoka topline u sustav i rada koji na sustavu obavlja okolina. | Ukupna promjena entropije je zbroj promjena entropije sustava i okoline koji će se povećati za bilo koji stvarni proces i ne može biti manji od 0. |
| Primjer | 1. Električne žarulje kada svjetlost pretvaraju električnu energiju u svjetlosnu (zračenje) i toplinsku (toplinsku) energiju. 2. Biljke pretvaraju sunčevu svjetlost (svjetlosnu ili zračnu energiju) u kemijsku energiju u procesu fotosinteze. | 1. Strojevi pretvaraju visoko korisnu energiju poput goriva u manje korisnu energiju, koja nije jednaka energiji koja se troši tijekom pokretanja postupka. 2. Grijač u sobi koristi električnu energiju i daje toplinu u sobu, ali soba zauzvrat ne može pružiti istu energiju grijaču. |
Definicija prvog zakona termodinamike
Prvi zakon termodinamike kaže da se „ energija ne može stvoriti niti uništiti “ može se transformirati samo iz jednog stanja u drugo. To je također poznato kao zakon očuvanja.
Mnogo je primjera za objašnjenje gornje tvrdnje, poput električne žarulje koja koristi električnu energiju i pretvara se u svjetlosnu i toplinsku energiju.
Sve vrste strojeva i motora koriste jednu ili drugu vrstu goriva za obavljanje poslova i davanje različitih rezultata. Čak i živi organizmi jedu hranu koja se probavlja i pruža energiju za obavljanje različitih aktivnosti.
ΔE = Q + W
Može se izraziti jednostavnom jednadžbom kao ΔE, što je promjena unutarnje energije sustava jednaka sumi topline (Q) koja struji preko granica okoline i rad se obavlja (W) na sustav po okruženju. Ali ako pretpostavimo da bi toplinski tok bio izvan sustava, tada bi Q bio negativan, slično ako bi posao obavljao sustav, tada bi W bio negativan.
Dakle, možemo reći da se cijeli proces oslanja na dva faktora, a to su toplina i rad, a mala promjena tih promjena rezultirat će promjenom unutarnje energije sustava. Ali kao što svi znamo da taj postupak nije tako spontan i nije primjenjiv svaki put, kao što energija nikada spontano ne teče iz niže temperature u višu.
Definicija drugog zakona termodinamike
Postoji nekoliko načina za izražavanje drugog zakona termodinamike, ali prije toga moramo razumjeti da je zbog toga uveden drugi zakon. Smatramo da bi u stvarnom svakodnevnom životu prvi zakon termodinamike trebao zadovoljiti, ali nije obvezan.
Na primjer, razmotrite električnu žarulju u sobi koja će prekrivati električnu energiju toplinskom (toplinskom) i svjetlosnom energijom i soba će se osvijetliti, ali obrnuto nije moguće da ako pružimo istu količinu svjetla i topline za žarulja, ona će se pretvoriti u električnu energiju. Iako se ovo objašnjenje ne protivi prvom zakonu termodinamike, u stvarnosti također nije moguće.
Prema izjavi Kelvin-Plancks, „Nemoguće je da bilo koji uređaj koji radi u ciklusu prima toplinu iz jednog rezervoara i pretvara ga 100% u rad, tj. Ne postoji toplinski motor koji ima toplinski učinak od 100%.“,
Čak je i Clausius rekao da je „nemoguće konstruirati uređaj koji radi u ciklusu i prenositi toplinu iz rezervoara niske temperature u rezervoar s visokom temperaturom ako nema vanjskog rada“.
Dakle, iz gornje tvrdnje jasno je da Drugi zakon termodinamike objašnjava način na koji se energetska transformacija odvija samo u određenom smjeru, a što nije očišćeno u prvom zakonu termodinamike.
Drugi zakon termodinamike poznat i kao zakon povećane entropije, koji kaže da će se s vremenom entropija ili stupanj poremećaja u sustavu uvijek povećavati. Navedite primjer, zašto se više gadimo nakon što započnemo bilo koji posao sa svim planiranjima kako posao napreduje. Dakle, s porastom vremena, poremećaji ili dezorganizacija se također povećavaju.
Ovaj fenomen je primjenjiv u svakom sustavu da će se upotrebom korisne energije oduzeti neupotrebljiva energija.
ΔS = ΔS (sustav) + ΔS (okolina)> 0
Kao što je prethodno opisano, delS koji je ukupna promjena entropije je zbroj promjena entropije sustava i okruženja koje će se povećati za bilo koji stvarni proces i ne može biti manji od 0.
Ključne razlike između prvog i drugog zakona termodinamike
Sljedeće su bitne točke za razlikovanje prvog i drugog zakona termodinamike:
- Prema Prvom zakonu termodinamike, „Energija se ne može stvoriti niti uništiti, ona se može transformirati samo iz jednog oblika u drugi“. Prema Drugom zakonu termodinamike, koji ne krši prvi zakon, ali kaže da energija koja se transformira iz jednog stanja u drugo nije uvijek korisna i 100% koliko je uzeta. Dakle, može se reći da se 'entropija (stupanj poremećaja) izoliranog sustava nikad ne smanjuje, već se uvijek povećava ".
- Prvi zakon termodinamike može se izraziti kao ΔE = Q + W, koristi se za proračun vrijednosti, ako su poznate bilo koje dvije količine, dok se drugi zakon termodinamike može izraziti kao ΔS = ΔS (sustav) + ΔS ( okolina)> 0 .
- Izrazi podrazumijevaju da je promjena unutarnje energije sustava jednaka zbroju toplinskog protoka u sustavu i onoga što u Prvom zakonu rade na sustavu. U drugom zakonu, potpuna promjena entropije je zbroj promjena entropije sustava i okoline koji će se povećati za bilo koji stvarni proces i ne može biti manji od 0.
Zaključak
U ovom smo članku raspravljali o termodinamici koja nije ograničena na fiziku ili strojeve poput hladnjaka, automobila, perilice rublja, ali ovaj se koncept primjenjuje na svakodnevni rad. Iako smo ovdje izdvojili dva najjasnija zakona termodinamike, kao što znamo da postoje još dva, koja su lako razumljiva i nisu tako kontradiktorna.
