Skillnad mellan termodynamikens första och andra lag

Huvudskillnad - Första vs andra lagen om termodynamik

Termodynamik är en avgörande del i fysik, materialvetenskap, teknik, kemi, miljövetenskap och flera andra områden. Det finns fyra lagar i termodynamik; Termodynamikens Zeroth-lag, Termodynamikens första lag, Termodynamikens andra lag och Termodynamikens tredje lag. Dessa fyra lagar hävdar att alla termodynamiska processer följer dem. Den första och andra lagen är de mest använda lagarna i termodynamiken. Den första lagen säger att energi inte kan skapas eller förstöras. Den första lagen är helt enkelt en annan version av lagen om bevarande av energi. Den andra lagen å andra sidan hävdar att vissa termodynamiska processer är förbjudna. Denna artikel fokuserar på skillnaderna mellan termodynamikens första och andra lag.

Vad är Thermodynamikens första lag

Den första lagen om termodynamik liknar lagen om bevarande av energi justerad för termodynamiska processer. Enligt lagen om bevarande av energi är den totala energin i ett isolerat system konstant. Energi kan inte skapas eller förstöras men kan omvandlas från en form till en annan.

Den första lagen säger att ökningen av intern energi i ett slutet system är lika med värmen som tillförs systemet minus det arbete som görs av det. Detta uttalande kan också uttryckas som ΔU = ΔQ-ΔW där ΔU = ökningen av intern energi, ΔQ = Värme tillförs systemet och ΔW = Arbetet som görs av systemet. (ΔW är negativ om arbetet är gjort på systemet.)

Den första lagen uttryckt ibland som ΔU = ΔQ + ΔW. I denna form av den första lagen bör ΔW tas som det arbete som utförs på systemet. ΔW är negativt om arbetet görs av systemet.

Hur som helst antyder den första lagen ingenting om sätten att omvandla energi från en form till en annan.

Vad är Thermodynamikens andra lag

Den andra lagen om termodynamik kan uttryckas på flera sätt enligt nedan.

Det är omöjligt att bygga en perfekt värmemotor eller ett perfekt kylskåp. Detta innebär att en värmemotor eller ett kylskåp med 100% energieffektivitet inte kan konstrueras.

Det är omöjligt att omvandla värmen helt till arbete utan att någon annan förändring äger rum. I detta uttalande sägs att energi slösas bort när värmen omvandlas till arbete. Mängden avfall kan minskas. Det kan emellertid inte elimineras.

Det är omöjligt att bygga en evig rörelse maskin. Detta uttalande innebär att det är omöjligt att bygga en evig rörelse maskin, eftersom energi slösas bort med tiden.

Värme kan strömma från en het reservoar till en kall behållare men inte vice versa utan någon annan förändring som äger rum. Detta uttalande innebär att värme kan överföras från en het reservoar till en kall behållare utan att göra arbete. Arbetet måste emellertid ske för att överföra värme från en kall behållare till en het reservoar.

Ingen värmemotor kan existera, som har en termisk effektivitet högre än den för en reversibel Carnot-motor. Detta uttalande innebär att värmeffektiviteten hos en värmemotor inte överstiger Carnot-effektiviteten. Maximal möjlig termisk energieffektivitet kallas Carnot-effektiviteten. Detta koncept är mycket användbart i vetenskapen, eftersom det tillåter oss att beräkna den maximala uppnåbara termiska effektiviteten hos ett givet termodynamiskt system.

Arbetsprincip för Carnots värmemotor

Skillnad mellan termodynamikens första och andra lag

Grundläggande idé:

Första lagen:  Första lagen om termodynamik är aversion av lagen om bevarande av energi.

Andra lag: Termodynamikens andra lag sägervilka typer av termodynamiska processer är förbjudna i naturen.

Innehåll:

Första lagen: Termodynamikens första lag säger att energi inte kan skapas eller förstöras.

Andra lag: Det är omöjligt att konstruera en perfekt värmemotor eller ett perfekt kylskåp. Det är omöjligt att konstruera en evig rörelse maskin. Det är omöjligt att helt omvandla värme till arbete. Värme sprider inte spontant från en kall reservoar till en het reservoar. Entropin hos ett isolerat system minskar aldrig.

använder:

Första lagen: Ekvationen; ΔU = ΔQ + ΔW kan användas för att beräkna det algebraiska värdet av en kvantitet om andra två kvantiteter av ekvationen är kända.

Andra lag: Den andra lagen kan användas för att beräkna den maximala uppnåbara värmeffektiviteten (Carnot-effektivitet) hos en given värmemotor.

 Image Courtesy:

"Carnot värmemotor" av Eric Gaba (Sting - fr: Sting) - Egent arbete baserat på bild: Carnot-engine.png, (Public Domain) via Commons Wikimedia