ʻAʻole hiki i ka ʻōlelo kikoʻī o ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics ke wehewehe no nā kaʻina hana hoʻihoʻi ʻole āpau, no laila pono mākou i kahi ʻōlelo laulā. Manaʻo ʻia kēia ʻōlelo laulā e wehewehe i nā kaʻina hana hoʻihoʻi ʻole āpau e hana nei ma ke ao holoʻokoʻa. Ua hoʻokumu ʻia ka ʻōlelo laulā o ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics i ka waena o ke kenekulia ʻumikūmāiwa, ma o kahi nui i kapa ʻia ʻo entropy (S). Ua hoʻolauna mua ʻia ʻo Entropy e Clausius a ua hoʻokumu ʻia mai ka pōʻaiapuni Carnot (mīkini caloric kūpono). Wahi a Clausius, ʻike ʻia nā loli entropy e kahi ʻōnaehana, ke loaʻa i ka ʻōnaehana ka wela hou (Q) ma kahi mahana mau, i hōʻike ʻia e ka hoohalike:
Δ S = Nā loli Entropy, Q = Wela, T = T mahana
ʻO ka entropy kahi nui e hōʻike ana i ke kūlana microscopic o ka ʻōnaehana i hiki ʻole ke ʻike pololei ʻia. ʻO ka mea hiki ke helu ʻia, ʻo ka entropy wale nō ka loli. Ua like ia me ka loli o ka ikehu kūloko i ke kānāwai mua o ka thermodynamics.
Eia 1:
Hoʻonui ʻia ke kinoea i loko o ka pahu ma ke ʻano adiabatically. ʻO ka loli o ka entropy kinoea…
pāʻoihana
I ka wā o ke kaʻina hana adiabatic, ʻaʻohe wela e komo a puka paha i loko o ka ʻōnaehana (kinoea). ʻOiai ʻo Q = 0 a laila ʻo ΔS = 0. He paʻa ka entropy o ka ʻōnaehana. Pehea e pili ana i ka hoʻopili adiabatic? I ka wā o ka hoʻopili adiabatic, ʻaʻohe wela e komo a puka paha i loko o ka ʻōnaehana (Q = 0). No laila, he paʻa ka entropy o ka ʻōnaehana.
Eia 2:
Hoʻopili ka ʻenekini Carnot i ka wela o 2000 J ma 500 K, hoʻokuʻu i ka wela ma 350 K. E helu i ka wela i hoʻokuʻu ʻia, a me ka loli o ka entropy holoʻokoʻa no hoʻokahi pōʻaiapuni.
pāʻoihana
T H = 500 K
Q H = 2000 J
T L = 350 K
QL = ….. ?
Inā loaʻa ka wela i ka ʻōnaehana, maikaʻi ʻo Q, inā hoʻokuʻu ka ʻōnaehana i ka wela, maikaʻi ʻole ʻo Q.
I loko o hoʻokahi pōʻaiapuni, hana ka ʻenekini Carnot i ʻelua mau kaʻina hana isothermal hiki ke hoʻohuli ʻia (hoʻonui isothermal + compression isothermal) a me ʻelua mau kaʻina hana adiabatic hiki ke hoʻohuli ʻia (hoʻonui adiabatic a me ka compression adiabatic). I ka wā o ka hoʻonui ʻana a me ka compression, ʻaʻohe wela e komo a haʻalele paha i ka ʻōnaehana (Q = 0). No ka mea, ʻo Q = 0, loli ka entropy i ka wā o ke kaʻina hana adiabatic = 0.
I ka wā o ka hoʻonui isothermal, omo ka ʻenekini i ka wela (Q) o 2000 J ma kahi mahana (T) 500 K. No ka mea, omo ka ʻenekini i ka wela, a laila maikaʻi ʻo Q. ʻO ka loli o ka entropy mīkini i ka wā o ka hoʻonui isothermal:
I ka wā o ka hoʻopili isothermal, hoʻokuʻu ka ʻenekini i ka wela (Q) a hiki i ka 1400 J ma ka mahana o (T) 350 K. No ka mea, hoʻokuʻu ka ʻenekini i ka wela, a laila maikaʻi ʻole ʻo Q. ʻO ka loli o ka entropy mīkini i ka wā o nā kaomi isothermal:
Ka loli entropy holoʻokoʻa = 4 J / K – 4 J / K = 0
Eia 3:
Hoʻopili ka ʻenekini i 600 J o ka wela ma ka mahana o 300 °C, hoʻokuʻu i ka wela ma ka mahana o 100 °C. Heluhelu i ka wela i hoʻokuʻu ʻia, a hoʻololi i ka entropy holoʻokoʻa no hoʻokahi pōʻaiapuni
pāʻoihana
T H = 300 K
Q H = 600 J
T L = 100 K
Q L = ?
I loko o hoʻokahi pōʻaiapuni, hana ka ʻenekini Carnot i ʻelua mau kaʻina hana isothermal hiki ke hoʻohuli ʻia (hoʻonui isothermal + compression isothermal) a me ʻelua mau kaʻina hana adiabatic hiki ke hoʻohuli ʻia (compression adiabatic a me ka hoʻonui adiabatic). I ka wā o ka hoʻonui a me ka compression adiabatic, ʻaʻohe wela e komo a haʻalele paha i ka ʻōnaehana (Q = 0). No ka mea ʻo Q = 0 a laila loli ka entropy i ka wā o ke kaʻina hana adiabatic = 0.
I ka wā o ka hoʻonui isothermal, hoʻopili ka ʻenekini i ka wela (Q) o 600 J ma ka mahana o (T) 300 K. No ka mea, hoʻopili ka ʻenekini i ka wela, a laila maikaʻi ʻo Q. ʻO ka loli o ka entropy mīkini i ka wā o ka hoʻonui isothermal:
I ka wā o ka hoʻopili isothermal, hoʻokuʻu ka ʻenekini i ka wela (Q) 200 J ma kahi mahana (T) 100 K. No ka mea, hoʻokuʻu ka ʻenekini i ka wela, a laila maikaʻi ʻole ʻo Q. ʻO ka loli o ka entropy mīkini i ka wā o ka hoʻopili isothermal:
Ka loli entropy holoʻokoʻa = 2 J / K – 2 J / K = 0
Ma muli o ka helu hoʻohālike 2 a me ka helu hoʻohālike 3, ʻo ka loli entropy holoʻokoʻa no ke kaʻina hana hoʻohuli = 0. I ke kaʻina hana hoʻohuli, ua mau ka entropy holoʻokoʻa.
Laʻana 4:
Hoʻopili ka hau 2 kg ma 0 °C i ka wela, no laila e heheʻe ia. E helu i ka loli o ka entropy hau. (ʻO ka wela o ka fusion no ka wai = 3.34 x 10 5 J / Kg)
pāʻoihana
Nui hau = 2 kg
Mahana hau = 0 o C + 273 = 273 K
ʻO ka wela o ka hoʻoheheʻe ʻana no ka wai = 3.34 x 105 J / Kg
ʻO ka wela e pono ai e hoʻoheheʻe i 2 kg o ka hau i loko o ka wai:
Q = mL
Q = (2 kg)(3.34 x 105 J /Kg)
Q = 6.68 x 10 5 J
Q = 668 x 10 3 J
I ka wā o ke kaʻina hana hoʻoheheʻe (ka hau i ka wai), ua mau ka mahana. No ka mea ua mau ka mahana, a laila ʻo ka loli o ka entropy hau:
Eia 5:
Ua hui ʻia ka wai ma 26 °C me ka wai ma 22 °C. ʻO ke kaumaha o ka wai he 2 kg. E helu i ka loli o ka entropy wai. Ua hui ʻia ka wai wela a me ka wai anuanu i loko o kahi pahu i pani maikaʻi ʻia. He hana hoʻihoʻi ʻole ka hoʻoili wela.
pāʻoihana
Ka wela kikoʻī o ka wai (c) = 4180 J/Kg C o
Ka nui o ka wai = 2 kg
Ua like ke kaumaha o ka wai, no laila ʻo ka mahana hope loa = 24 o C (26 o C + 22 o C / 2 = 48 o C / 2 = 24 o C).
ʻO ka nui o ka wela i hoʻokuʻu ʻia e ka wai wela ke hoʻemi ʻia ka mahana mai 26 °C - 24 °C penei:
Q = mc ΔT = (2 kg) (4180 J / kg C o ) (26 o C – 24 o C) = (2 Kg) (4180 J / kg C o ) (2 o C) = 16720 J
ʻO ka nui o ka wela i omo ʻia e ka wai anuanu ke piʻi ka mahana mai 22 o C - 24 o C penei:
Q = mc ΔT = (2 kg) (4180 J / kg C o ) (24 o C – 22 o C) = (2 kg) (4180 J / kg C o ) (2 o C) = 16720 J
Ka loli entropy holoʻokoʻa = ka loli entropy wai wela + ka loli entropy wai anuanu
ΔS = ΔS wai wela + ΔS wai anuanu
Δ S = Q/T + Q/T
Ka awelika o ka mahana o ka wai wela = (26 o C + 24 o C) / 2 = 50 o C / 2 = 25 o C —- 25 + 273 = 298 K
Ka mahana awelika o ka wai anuanu = (22 o C + 24 o C) / 2 = 46 o C / 2 = 23 o C —- 23 + 273 = 296 K
Hoʻokuʻu ka wai wela i ka wela, no laila he maikaʻi ʻole ʻo Q. Hoʻopili ka wai anuanu i ka wela, no laila he maikaʻi ʻo Q.
ΔS = ΔS wai wela + ΔS wai anuanu
Δ S = -Q/T + Q/T
Δ S = -16720/298 + 16720/296
Δ S = -56.107 + 56.486
ΔS = 0.379 J/K
Ua hoʻonui ʻia ka entropy holoʻokoʻa e 0.379 J/K
ʻOiai e emi ana ka entropy hapa o ka ʻōnaehana (-56.107 J/K), e piʻi ana ka entropy hapa o ka ʻōnaehana i nā nui nui aʻe (+ 56.486 J/K) i hoʻonui mau ʻia ai ka entropy holoʻokoʻa (+ 0.379 J/K).
ʻO ka hoʻonui ʻana o ka entropy holoʻokoʻa i ke kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia ʻaʻole ia e pili wale i ka hoʻoili wela ma waena o nā hui wai wela a me ke anuanu i kālailai ʻia ma luna, akā pili pū kekahi i nā hihia āpau i nānā ʻia e nā ʻepekema. ʻO ka entropy paʻa holoʻokoʻa inā hana ʻia ke kaʻina hana me ka hoʻohuli ʻana. Inā hana ʻia ke kaʻina hana me ka hoʻohuli ʻole ʻia, a laila piʻi mau ka entropy holoʻokoʻa.
ʻAʻole hiki ke hoʻihoʻi ʻia nā kaʻina hana kūlohelohe a pau i ko kākou ola o kēlā me kēia lā, no laila pono e hoʻonui ʻia ka entropy holoʻokoʻa. Ua hōʻuluʻulu ʻia kēia ʻoiaʻiʻo ma ka ʻōlelo aʻe:
I loko o ke kaʻina hana hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia, ke ulu mau nei ka entropy holoʻokoʻa o ka ʻōnaehana a me ke kaiapuni.
He ʻōlelo laulā kēia no ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics. He ʻokoʻa ke kānāwai ʻelua o ka thermodynamics mai nā kānāwai kino ʻē aʻe. ʻO ka maʻamau, ua hōʻike ʻia nā kānāwai o ka physics e pili ana i nā kaulike (ke kānāwai o Newton) a i ʻole ma ke ʻano o ke kānāwai o ka mau loa (ke kānāwai o ka mālama ʻana i ka ikehu).
