Termodynamikens första lag är relaterad till bevarande av energi, medan termodynamikens andra lag hävdar att vissa av termodynamikprocesserna är otillåtliga och inte helt följer termodynamikens första lag.
Ordet ' termodynamik ' härrör från de grekiska orden, där "termo" betyder värme och "dynamik" betyder kraft. Så termodynamik är studiet av energi som finns i olika former som ljus, värme, elektrisk och kemisk energi.
Termodynamik är en mycket viktig del av fysiken och dess relaterade fält som kemi, materialvetenskap, miljövetenskap osv. Med tiden betyder "lag" regleringssystemet. Därför behandlar termodynamiklagar den energiform som är värme, deras beteende under olika omständigheter som motsvarar det mekaniska arbetet.
Även om vi vet att det finns fyra lagar för termodynamik, utifrån noll lagen, första lagen, andra lagen och den tredje lagen. Men de mest använda är de första och andra lagarna, därför kommer vi i detta innehåll att diskutera och differentiera de första och andra lagarna.
Jämförelsediagram
| Grund för jämförelse | Termodynamikens första lag | Den andra termodynamiklagen |
|---|---|---|
| Påstående | Energi kan varken skapas eller förstöras. | Entropin (grad av störningar) för ett isolerat system minskar aldrig i stället ökar alltid. |
| Uttryck | ΔE = Q + W, används för att beräkna värdet om två kvantiteter är kända. | ΔS = ΔS (system) + ΔS (omgivande)> 0 |
| Uttryck innebär det | Förändringen i ett systems interna energi är lika med summan av värmeflödet in i systemet och arbetet som utförs på systemet av omgivningen. | Den totala förändringen i entropin är summan av förändringen i systemets entropi och omgivande som kommer att öka för varje verklig process och inte kan vara mindre än 0. |
| Exempel | 1. Elektriska glödlampor när ljuset konverterar elektrisk energi till ljusenergin (strålningsenergi) och värmeenergi (termisk energi). 2. Växter omvandlar solljuset (ljus eller strålningsenergi) till kemisk energi i processen med fotosyntes. | 1. Maskinerna omvandlar den mycket användbara energin som bränslen till den mindre användbara energin, vilket inte är lika med den energi som tas upp när processen startas. 2. Värmaren i rummet använder den elektriska energin och ger ut värme till rummet, men rummet kan i gengäld inte ge samma energi till värmaren. |
Definition av första lagen för termodynamik
Den första lagen i termodynamiken säger att " energi varken kan skapas eller förstöras ", det kan bara omvandlas från ett tillstånd till ett annat. Detta är också känt som lagen om bevarande.
Det finns många exempel för att förklara ovanstående uttalande, som en elektrisk glödlampa, som använder elektrisk energi och omvandlas till ljus- och värmeenergi.
Alla typer av maskiner och motorer använder något eller annat slags bränsle för att utföra arbete och ge olika resultat. Även de levande organismerna äter mat som smälter och ger energi för att utföra olika aktiviteter.
ΔE = Q + W
Det kan uttryckas med den enkla ekvationen som ΔE, som är förändringen i den inre energin i ett system är lika med summan av värme (Q) som flyter över gränserna för omgivningen och arbetet görs (W) på system av omgivningen. Men antag att om värmeflödet var ute från systemet skulle "Q" vara negativt, på samma sätt om arbetet utfördes av systemet så skulle "W" också vara negativt.
Så vi kan säga att hela processen förlitar sig på två faktorer, som är värme och arbete, och en liten förändring i dessa kommer att resultera i förändringen i ett internt energi. Men som vi alla vet att denna process inte är så spontan och inte är tillämplig varje gång, som energi som aldrig spontant flyter från en lägre temperatur till den högre temperaturen.
Definition av andra lagen för termodynamik
Det finns flera sätt att uttrycka termodynamikens andra lag, men innan dess måste vi förstå att varför den andra lagen infördes. Vi anser att den faktiska processen i det dagliga livet bör den första lagen för termodynamik uppfylla, men det är inte obligatoriskt.
Tänk till exempel på en elektrisk glödlampa i ett rum som täcker den elektriska energin till värme (termisk) och ljusenergi och rummet blir lättare, men det omvända är inte möjligt, att om vi ger samma mängd ljus och värme till glödlampan, den kommer att omvandlas till den elektriska energin. Även om denna förklaring inte motsätter sig termodynamikens första lag, är det i verkligheten inte heller möjligt.
Enligt uttalandet från Kelvin-Plancks "Det är omöjligt för någon enhet som arbetar i en cykel, tar emot värme från en enda behållare och omvandlar den 100% till arbete, dvs. det finns ingen värmemotor som har den termiska verkningsgraden på 100%" .
Även Clausius sa att "det är omöjligt att konstruera en anordning som arbetar i en cykel och överför värme från en låg temperaturbehållare till en högtemperaturbehållare i avsaknad av externt arbete".
Så från ovanstående uttalande är det uppenbart att termodynamikens andra lag förklarar hur energiomvandlingen sker i en viss riktning, vilket inte rensas i termodynamikens första lag.
Den andra termodynamiklagen, även känd som lagen om ökad entropi, som säger att med tiden kommer entropin eller graden av störningar i ett system alltid att öka. Ta ett exempel, varför vi blir mer trassliga efter att vi har börjat med alla planer när arbetet fortskrider. Så med tiden ökar också störningarna eller desorganiseringen.
Detta fenomen är tillämpligt i alla system, att med användning av användbar energi kommer den oanvändbara energin att tas bort.
ΔS = ΔS (system) + ΔS (omgivande)> 0
Som beskrivits tidigare är de delS som är den totala förändringen i entropin summan av förändringen i systemets entropi och omgivande som kommer att öka för alla verkliga processer och inte kan vara mindre än 0.
Viktiga skillnader mellan termodynamikens första och andra lagar
Nedan ges de väsentliga punkterna för att skilja mellan första och andra lagarna i termodynamik:
- Enligt termodynamikens första lag "Energi kan varken skapas eller förstöras, den kan bara omvandlas från en form till en annan". Enligt termodynamikens andra lag, som inte bryter mot den första lagen, men säger att energi som omvandlas från ett tillstånd till ett annat inte alltid är användbart och 100% som tas. Så det kan sägas att ”Enrops systems entropi (grad av störningar) minskar aldrig, utan ökar alltid”.
- Termodynamikens första lag kan uttryckas som ΔE = Q + W, används för att beräkna värdet, om någon två kvantitet är känd, medan termodynamikens andra lag kan uttryckas som ΔS = ΔS (system) + ΔS ( omgivande)> 0 .
- Uttryck innebär att förändringen i ett systems interna energi är lika med summan av värmeflödet in i systemet och arbete som utförs på systemet av det omgivande i den första lagen. I den andra lagen är den totala förändringen i entropin summan av förändringen i systemets entropi och omgivningen som kommer att öka för varje verklig process och inte kan vara mindre än 0.
Slutsats
I den här artikeln diskuterade vi termodynamiken, som inte är begränsad till fysik eller maskiner som kylskåp, bilar, tvättmaskin, men detta koncept är tillämpligt på allas dagliga arbete. Även om vi här skiljer de två mest förvirrande lagarna för termodynamik, som vi vet finns det två till, som är lätta att förstå och inte så motstridiga.
