Forskjellen mellom første og andre lov av termodynamikk

Hovedforskjell - Første mot andre lov av termodynamikk

Termodynamikk er en avgjørende del av fysikk, materialvitenskap, ingeniørfag, kjemi, miljøvitenskap og flere andre felt. Det er fire lover i termodynamikk; den zerotiske loven om termodynamikk, den første loven om termodynamikk, den andre loven om termodynamikk og den tredje loven om termodynamikk. Disse fire lovene hevder at alle de termodynamiske prosessene adlyder dem. Den første og andre lov er de mest brukte lovene i termodynamikk. Den første loven sier at energi ikke kan bli skapt eller ødelagt. Den første loven er ganske enkelt en annen versjon av loven om bevaring av energi. Den andre loven påstår derimot at noen termodynamiske prosesser er forbudt. Denne artikkelen fokuserer på forskjellene mellom termodynamikkens første og andre lov.

Hva er Thermodynamikkens første lov

Den første loven om termodynamikk ligner loven om bevaring av energi justert for termodynamiske prosesser. I henhold til energibesparelsesloven er den totale energien til et isolert system konstant. Energi kan ikke opprettes eller ødelegges, men kan forvandles fra en form til en annen.

Den første loven sier at økningen i den interne energien til et lukket system er lik den varme som leveres til systemet minus arbeidet som er gjort av det. Denne setningen kan også uttrykkes som ΔU = ΔQ-ΔW hvor ΔU = økningen i intern energi, ΔQ = Varme tilført til systemet, og ΔW = Arbeid gjort av systemet. (ΔW er negativ hvis arbeidet er gjort på systemet.)

Den første loven uttrykt noen ganger som ΔU = ΔQ + ΔW. I denne formen av den første loven bør ΔW tas som arbeidet på systemet. ΔW er negativ hvis arbeidet gjøres av systemet.

Allikevel hevder den første loven ikke noe om måtene å konvertere energi fra en form til en annen.

Hva er Termodynamikkens andre lov

Den andre loven om termodynamikk kan uttrykkes på flere måter som nedenfor.

Det er umulig å bygge en perfekt varmemotor eller et perfekt kjøleskap. Dette innebærer at en varmemotor eller et kjøleskap med 100% energieffektivitet ikke kan bygges.

Det er umulig å konvertere varme helt inn i arbeid uten at noen annen forandring finner sted. Denne uttalelsen sier at energi er bortkastet når varmen omdannes til arbeid. Mengden avfall kan reduseres. Det kan imidlertid ikke elimineres.

Det er umulig å bygge en evig bevegelsesmaskin. Denne uttalelsen innebærer at det er umulig å konstruere en evigvarende bevegelsesmaskin, da energi er bortkastet med tiden.

Varme kan strømme fra et varmt reservoar til et kaldt reservoar, men ikke omvendt uten at noen annen forandring finner sted. Denne setningen innebærer at varmen kan overføres fra et varmt reservoar til et kaldt reservoar uten å gjøre arbeid. Men arbeidet må gjøres for å overføre varmen fra et kaldreservoar til et varmt reservoar.

Ingen varmemotor kan eksistere, som har en termisk effektivitet høyere enn den for en reversibel Carnot-motor. Denne utsagnet innebærer at termisk effektivitet av en varmemotor ikke overskrider Carnot-effektiviteten. Maksimal mulig termisk energieffektivitet kalles Carnot-effektiviteten. Dette konseptet er svært nyttig i vitenskapen, da det gir oss mulighet til å beregne maksimal oppnåelig termisk effektivitet av et gitt termodynamisk system.

Arbeidsprinsipp for Carnots varmemotor

Forskjellen mellom første og andre lov av termodynamikk

Grunnleggende ide:

Første lov:  Første lov av termodynamikk er aversjon av loven om bevaring av energi.

Andre lov: Andre lov av termodynamikk staterhvilke typer termodynamiske prosesser er forbudt i naturen.

Innhold:

Første lov: Første termodynamikkloven sier at energi ikke kan bli skapt eller ødelagt.

Andre lov: Det er umulig å konstruere en perfekt varmemotor eller et perfekt kjøleskap. Det er umulig å bygge en evig bevegelsesmaskin. Det er umulig å konvertere varmen helt til arbeid. Varme spontant strømmer fra et kaldreservoar til et varmt reservoar. Entropien til et isolert system minker aldri.

Bruker:

Første lov: Ligningen; ΔU = ΔQ + ΔW kan brukes til å beregne den algebraiske verdien av en mengde hvis andre to mengder av ligningen er kjent.

Andre lov: Den andre loven kan brukes til å beregne maksimal oppnåelig termisk effektivitet (Carnot-effektivitet) for en gitt varmemotor.

 Bilde Courtesy:

"Carnot heat engine" av Eric Gaba (Sting - fr: Sting) - Egnet arbeid Basert på bilde: Carnot-engine.png, (Public Domain) via Commons Wikimedia