Termodinamiğin Birinci Yasası enerjinin korunumu ile ilgilidir, İkinci Termodinamik Yasası bazı termodinamik süreçlerin kabul edilemez olduğunu ve tamamen Termodinamiğin Birinci Yasasını takip etmediğini savunmaktadır.
' Termodinamik ' kelimesi, “Termo” ısı ve “dinamik” güç anlamına gelen Yunanca sözcüklerden türetilmiştir. Termodinamik, ışık, ısı, elektrik ve kimyasal enerji gibi çeşitli şekillerde var olan enerjinin incelenmesidir.
Termodinamik, fiziğin ve onun kimya, malzeme bilimi, çevre bilimi vb. Gibi ilgili alanlarının çok önemli bir parçasıdır. Bu arada 'Hukuk', kurallar sistemi anlamına gelir. Bu nedenle termodinamiğin yasaları, ısı olan enerji biçimlerinden biriyle, mekanik çalışmaya karşılık gelen farklı koşullar altında davranışlarıyla ilgilidir.
Her ne kadar sıfırıncı yasadan, birinci yasadan, ikinci yasadan ve üçüncü yasadan başlayarak dört termodinamik kanunu olduğunu bilsek de. Ancak en çok kullanılanlar birinci ve ikinci yasalardır, bu nedenle bu içerikte birinci ve ikinci yasaları tartışacağız ve farklılaştıracağız.
Karşılaştırma Tablosu
| Karşılaştırma Esası | Termodinamiğin Birinci Kanunu | Termodinamiğin İkinci Kanunu |
|---|---|---|
| Beyan | Enerji ne yaratılabilir ne de yok edilebilir. | İzole bir sistemin entropisi (bozukluk derecesi) asla azalmaz, bunun yerine daima artar. |
| ifade | ΔE = Q + W, iki miktar biliniyorsa değerin hesaplanması için kullanılır. | ΔS = ΔS (sistem) + ΔS (çevreleyen)> 0 |
| İfade ima eder | Bir sistemin iç enerjisindeki değişiklik, sisteme ısı akışı ve çevresi tarafından sistem üzerinde yapılan çalışmaların toplamına eşittir. | Entropideki toplam değişiklik, herhangi bir gerçek işlem için artacak ve 0'dan daha az olamaz, sistem ve çevresindeki entropi değişikliğinin toplamıdır. |
| Misal | 1. Elektrik ampulleri, hafifletmek elektrik enerjisini ışık enerjisine (radyan enerji) ve ısı enerjisine (termal enerji) dönüştürür. 2. Bitkiler fotosentez sürecinde güneş ışığını (ışık veya radyant enerji) kimyasal enerjiye dönüştürür. | 1. Makineler, yakıtlar gibi son derece faydalı enerjiyi, prosese başlarken alınan enerjiye eşit olmayan daha az faydalı enerjiye dönüştürür. 2. Odadaki ısıtıcı elektrik enerjisini kullanır ve odaya ısı verir, ancak karşılık gelen oda ısıtıcıya aynı enerjiyi sağlayamaz. |
Termodinamiğin Birinci Yasasının Tanımı
Termodinamiğin birinci yasası, ' enerjinin ne yaratılabilir ne de yok edilebileceğini ' belirtir, yalnızca bir eyaletten diğerine dönüştürülebilir. Bu aynı zamanda koruma yasası olarak da bilinir.
Yukarıdaki ifadeyi açıklamak için, elektrik enerjisi kullanan ve ışık ve ısı enerjisine dönüşen bir elektrik ampulü gibi birçok örnek vardır.
Her türlü makine ve motor, iş yapmak ve farklı sonuçlar vermek için bir veya daha fazla yakıt kullanır. Yaşayan organizmalar bile, sindirilen ve farklı aktiviteler gerçekleştirmek için enerji sağlayan yiyecekler yerler.
ΔE = Q + W
Bir sistemin iç enerjisindeki değişiklik, çevrenin sınırları boyunca akan ısı (Q) toplamına eşit olan ΔE olarak basit denklem ile ifade edilebilir. sistemi tarafından çevreleyen. Ancak, ısı akışının sistem dışına çıkması durumunda 'Q' negatif olur, benzer şekilde iş sistem tarafından yapıldıysa 'W' negatif olur.
Dolayısıyla, tüm sürecin ısı ve iş olan iki faktöre dayandığını söyleyebiliriz ve bunlarda hafif bir değişiklik bir sistemin iç enerjisinde değişiklikle sonuçlanacaktır. Ancak hepimizin bildiği gibi, bu işlem o kadar kendiliğinden değildir ve her seferinde uygulanamaz, çünkü enerji asla kendiliğinden daha düşük bir sıcaklıktan daha yüksek sıcaklığa akmaz.
Termodinamiğin İkinci Yasasının Tanımı
Termodinamiğin ikinci yasasını ifade etmenin birkaç yolu vardır, ancak o zamandan önce ikinci kanunun neden getirildiğini anlamamız gerekir. Günlük yaşamın gerçek sürecinde, termodinamiğin birinci yasasının yerine getirmesi gerektiğini düşünüyoruz, ancak zorunlu değil.
Örneğin, bir odada elektrik enerjisini ısı (termal) ve ışık enerjisine kaplayacak bir elektrikli ampul düşünün ve oda aydınlanacaktır, ancak bunun tersi mümkün değildir, eğer aynı miktarda ışık ve ısı sağlarsak ampul, elektrik enerjisine dönüşecektir. Bu açıklama termodinamiğin birinci yasasına karşı gelmese de, gerçekte de mümkün değildir.
Kelvin-Plancks açıklamasına göre “Bir döngüde çalışan, tek bir rezervuardan ısı alan ve% 100'ü işe dönüştüren herhangi bir cihaz için imkansızdır, yani% 100 termal verime sahip bir ısı motoru yoktur” .
Hatta Clausius, “bir döngüde çalışan ve harici çalışma olmadan düşük sıcaklıktaki bir rezervuardan yüksek sıcaklıklı bir rezervuara ısı transfer eden bir cihaz inşa etmek imkansız” dedi.
Dolayısıyla yukarıdaki açıklamadan, Termodinamiğin İkinci Yasasının, enerji dönüşümünün sadece belirli bir yönde nasıl gerçekleştiğini açıkladığı açıktır ki bu, termodinamiğin birinci yasasında açıklanmamıştır.
Termodinamiğin İkinci Yasası, Artan Entropi Yasası olarak da bilinir; bu, zamanla bir sistemdeki entropinin veya rahatsızlık derecesinin her zaman artacağını söyler. Bir örnek, iş ilerledikçe tüm planlamalar ile herhangi bir çalışmaya başladıktan sonra, neden daha fazla dağınık olduğumuzu söyleyin. Böylece, zamanın artmasıyla, bozukluklar veya düzensizlik de artar.
Bu fenomen her sistemde uygulanabilir, yararlı enerji kullanımı ile kullanılamaz enerjinin verileceği.
ΔS = ΔS (sistem) + ΔS (çevreleyen)> 0
Daha önce açıklandığı gibi, entropideki toplam değişiklik olan delS, herhangi bir gerçek işlem için artacak ve 0'dan daha az olamaz, sistem ve çevresindeki entropi değişikliğinin toplamıdır.
Termodinamiğin Birinci ve İkinci Kanunları Arasındaki Temel Farklılıklar
Termodinamiğin Birinci ve İkinci Kanunları arasında ayrım yapmak için gerekli noktalar şunlardır:
- Termodinamiğin Birinci Yasasına göre 'Enerji ne yaratılabilir ne de yok edilebilir, sadece bir formdan diğerine dönüştürülebilir'. Birinci yasayı ihlal etmeyen, ancak bir eyaletten diğerine dönüştürülen enerjinin her zaman yararlı olmadığını ve alındığı gibi% 100 olduğunu söyleyen Termodinamiğin İkinci Yasasına göre. Dolayısıyla, 'İzole edilmiş bir sistemin entropisinin (bozuklukların derecesi) asla azalmadığı, her zaman arttığı' söylenebilir.
- Termodinamiğin Birinci Kanunu ΔE = Q + W olarak ifade edilebilir, eğer iki miktar biliniyorsa değerin hesaplanması için kullanılırken, Termodinamiğin İkinci Kanunu ΔS = ΔS (sistem) + ΔS ( çevreleyen)> 0 .
- İfadeler, bir sistemin iç enerjisindeki değişimin, sisteme ısı akışının toplamına eşit olduğunu ve Birinci Kanunda çevre tarafından sistem üzerinde yapılan çalışmaların eşit olduğunu ima eder. İkinci Kanunda, entropideki toplam değişiklik, herhangi bir gerçek süreç için artacak ve 0'dan az olamaz, sistem ve çevresindeki entropi değişikliğinin toplamıdır.
Sonuç
Bu yazıda, buzdolabı, araba, çamaşır makinesi gibi fizik veya makinelerle sınırlı olmayan Termodinamik'i tartıştık, ancak bu konsept herkesin günlük çalışması için geçerlidir. Burada, termodinamiğin en kafa karıştırıcı iki Yasasını ayırt etsek de, bildiğimiz gibi, anlaşılması kolay ve çok çelişkili olmayan iki tane daha var.
