សេចក្តីថ្លែងការណ៍ជាក់លាក់នៃច្បាប់ទីពីរនៃទែរម៉ូឌីណាមិកមិនអាចពិពណ៌នាសម្រាប់ដំណើរការដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបានទាំងអស់នោះទេ ដូច្នេះយើងត្រូវការសេចក្តីថ្លែងការណ៍ទូទៅមួយ។ សេចក្តីថ្លែងការណ៍ទូទៅនេះត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងពន្យល់ពីដំណើរការដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបានទាំងអស់ដែលកើតឡើងនៅក្នុងសកលលោក។ សេចក្តីថ្លែងការណ៍ទូទៅនៃច្បាប់ទីពីរនៃទែរម៉ូឌីណាមិកត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅពាក់កណ្តាលសតវត្សទីដប់ប្រាំបួន តាមរយៈបរិមាណមួយហៅថា អង់ត្រូពី (S)។ អង់ត្រូពីត្រូវបានណែនាំជាលើកដំបូងដោយ Clausius ហើយត្រូវបានបង្កើតឡើងពីវដ្ត Carnot (ម៉ាស៊ីនកាឡូរីល្អឥតខ្ចោះ)។ យោងតាម Clausius ការផ្លាស់ប្តូរអង់ត្រូពីត្រូវបានជួបប្រទះដោយប្រព័ន្ធមួយ នៅពេលដែលប្រព័ន្ធទទួលបានកំដៅបន្ថែម (Q) នៅសីតុណ្ហភាពថេរ ដែលត្រូវបានតំណាងដោយសមីការ៖
Δ S = ការប្រែប្រួលអង់ត្រូពី, Q = កំដៅ, T = សីតុណ្ហភាព T
អង់ត្រូពី គឺជាបរិមាណដែលបញ្ជាក់ពីស្ថានភាពមីក្រូទស្សន៍នៃប្រព័ន្ធ ដូច្នេះមិនអាចដឹងដោយផ្ទាល់បានទេ។ ដែលអាចគណនាបានតែការផ្លាស់ប្តូរអង់ត្រូពីប៉ុណ្ណោះ។ ដូចគ្នានឹងការផ្លាស់ប្តូរថាមពលខាងក្នុងនៅក្នុងច្បាប់ទីមួយនៃទែរម៉ូឌីណាមិក។
ឧទាហរណ៍ 1:
ឧស្ម័ននៅក្នុងធុងពង្រីកខ្លួនជាលក្ខណៈអាឌីអាបាទីក។ ការប្រែប្រួលនៃអង់ត្រូពីឧស្ម័នគឺ…
ដំណោះស្រាយ
ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការអាឌីយ៉ាបាទិក គ្មានកំដៅចូល ឬចេញពីប្រព័ន្ធ (ឧស្ម័ន) ទេ។ ដោយសារ Q = 0 នោះ ΔS = 0។ អង់ត្រូពីរបស់ប្រព័ន្ធគឺថេរ។ ចុះយ៉ាងណាចំពោះការបង្ហាប់អាឌីយ៉ាបាទិក? ក្នុងអំឡុងពេលបង្ហាប់អាឌីយ៉ាបាទិក គ្មានកំដៅចូល ឬចេញពីប្រព័ន្ធទេ (Q = 0)។ ដូច្នេះ អង់ត្រូពីរបស់ប្រព័ន្ធគឺថេរ។
ឧទាហរណ៍ 2:
ម៉ាស៊ីន Carnot ស្រូបយកកំដៅ 2000 J នៅសីតុណ្ហភាព 500 K ហើយបញ្ចេញកំដៅនៅសីតុណ្ហភាព 350 K។ គណនាកំដៅដែលបញ្ចេញ និងការប្រែប្រួលនៃអង់ត្រូពីសរុបសម្រាប់មួយវដ្ត។
ដំណោះស្រាយ
TH = 500 K
QH = 2000 J
ធី អិល = ៣៥០ ខេ
សំណួរ ល = ….. ?
ប្រសិនបើប្រព័ន្ធទទួលបានកំដៅ Q គឺវិជ្ជមាន ប្រសិនបើប្រព័ន្ធបញ្ចេញកំដៅ Q គឺអវិជ្ជមាន។
ក្នុងអំឡុងពេលវដ្តមួយ ម៉ាស៊ីន Carnot ឆ្លងកាត់ដំណើរការអ៊ីសូទែម័រពីរដែលអាចបញ្ច្រាស់បាន (ការពង្រីកអ៊ីសូទែម័រ + ការបង្ហាប់អ៊ីសូទែម័រ) និងដំណើរការអាឌីយ៉ាបាទិកដែលអាចបញ្ច្រាស់បានពីរ (ការពង្រីកអាឌីយ៉ាបាទិក និងការបង្ហាប់អាឌីយ៉ាបាទិក)។ ក្នុងអំឡុងពេលពង្រីក និងការបង្ហាប់ គ្មានកំដៅចូល ឬចេញពីប្រព័ន្ធទេ (Q = 0)។ ដោយសារ Q = 0 អង់ត្រូពីផ្លាស់ប្តូរក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការអាឌីយ៉ាបាទិក = 0។
អំឡុងពេលពង្រីកអ៊ីសូទែម័រ ម៉ាស៊ីនស្រូបយកកំដៅ (Q) ចំនួន 2000 J នៅសីតុណ្ហភាព (T) 500 K។ ដោយសារតែម៉ាស៊ីនស្រូបយកកំដៅ នោះ Q គឺវិជ្ជមាន។ ការប្រែប្រួលនៃអង់ត្រូពីរបស់ម៉ាស៊ីនអំឡុងពេលពង្រីកអ៊ីសូទែម័រគឺ៖
អំឡុងពេលបង្ហាប់អ៊ីសូទែម័រ ម៉ាស៊ីនបញ្ចេញកំដៅ (Q) រហូតដល់ 1400 J នៅសីតុណ្ហភាព (T) 350 K។ ដោយសារតែម៉ាស៊ីនបញ្ចេញកំដៅ នោះ Q គឺអវិជ្ជមាន។ ការប្រែប្រួលនៃអង់ត្រូពីរបស់ម៉ាស៊ីនកំឡុងពេលបង្ហាប់អ៊ីសូទែម័រគឺ៖
ការផ្លាស់ប្តូរអង់ត្រូពីសរុប = 4 J / K – 4 J / K = 0
ឧទាហរណ៍ 3:
ម៉ាស៊ីនស្រូបយកកំដៅ 600 J នៅសីតុណ្ហភាព 300 °C បញ្ចេញកំដៅនៅសីតុណ្ហភាព 100 °C។ គណនាកំដៅដែលត្រូវបានបញ្ចេញ និងការប្រែប្រួលនៃអង់ត្រូពីសរុបសម្រាប់មួយវដ្ត។
ដំណោះស្រាយ
TH = 300 K
QH = 600 J
ធី អិល = ១០០ ខេ
សំណួរ ល = ?
ក្នុងអំឡុងពេលវដ្តមួយ ម៉ាស៊ីន Carnot ឆ្លងកាត់ដំណើរការអ៊ីសូទែម័រពីរដែលអាចបញ្ច្រាស់បាន (ការពង្រីកអ៊ីសូទែម័រ + ការបង្ហាប់អ៊ីសូទែម័រ) និងដំណើរការអាឌីយ៉ាបាទិកដែលអាចបញ្ច្រាស់បានពីរ (ការបង្ហាប់អាឌីយ៉ាបាទិក និងការពង្រីកអាឌីយ៉ាបាទិក)។ ក្នុងអំឡុងពេលពង្រីក និងការបង្ហាប់អាឌីយ៉ាបាទិក គ្មានកំដៅចូល ឬចេញពីប្រព័ន្ធទេ (Q = 0)។ ដោយសារតែ Q = 0 នោះការផ្លាស់ប្តូរអង់ត្រូពីក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការអាឌីយ៉ាបាទិក = 0។
អំឡុងពេលពង្រីកអ៊ីសូទែមល ម៉ាស៊ីនស្រូបយកកំដៅ (Q) ចំនួន 600 J នៅសីតុណ្ហភាព (T) 300 K។ ដោយសារតែម៉ាស៊ីនស្រូបយកកំដៅ នោះ Q គឺវិជ្ជមាន។ ការប្រែប្រួលនៃអង់ត្រូពីរបស់ម៉ាស៊ីនអំឡុងពេលពង្រីកអ៊ីសូទែមលគឺ៖
អំឡុងពេលបង្ហាប់អ៊ីសូទែម័រ ម៉ាស៊ីនបញ្ចេញកំដៅ (Q) 200 J នៅសីតុណ្ហភាព (T) 100 K។ ដោយសារតែម៉ាស៊ីនបញ្ចេញកំដៅ នោះ Q គឺអវិជ្ជមាន។ ការប្រែប្រួលនៃអង់ត្រូពីរបស់ម៉ាស៊ីនអំឡុងពេលបង្ហាប់អ៊ីសូទែម័រគឺ៖
ការផ្លាស់ប្តូរអង់ត្រូពីសរុប = 2 J / K – 2 J / K = 0
ដោយផ្អែកលើឧទាហរណ៍លេខ 2 និងឧទាហរណ៍លេខ 3 ការផ្លាស់ប្តូរអង់ត្រូពីសរុបសម្រាប់ដំណើរការបញ្ច្រាស់បាន = 0។ នៅក្នុងដំណើរការបញ្ច្រាស់បាន អង់ត្រូពីសរុបតែងតែថេរ។
ឧទាហរណ៍ ២៖
ទឹកកក 2 គីឡូក្រាម នៅសីតុណ្ហភាព 0°C ស្រូបយកកំដៅ ដូច្នេះវារលាយ។ គណនាការប្រែប្រួលនៃអង់ត្រូពីទឹកកក។ (កំដៅនៃការរលាយសម្រាប់ទឹក = 3.34 x 105 J / Kg)
ដំណោះស្រាយ
ម៉ាស់ទឹកកក = 2 គីឡូក្រាម
សីតុណ្ហភាពទឹកកក = 0 ° C + 273 = 273 K
កំដៅនៃការលាយសម្រាប់ទឹក = 3.34 x 10 5 J / Kg
កំដៅដែលត្រូវការដើម្បីរលាយទឹកកក 2 គីឡូក្រាមចូលទៅក្នុងទឹក៖
Q = mL
Q = (2 គីឡូក្រាម) (3.34 x 10 5 J/គីឡូក្រាម)
Q = 6.68 x 10 5 J
Q = 668 x 10 3 J
ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការរលាយ (ទឹកកកទៅជាទឹក) សីតុណ្ហភាពគឺថេរ។ ដោយសារសីតុណ្ហភាពគឺថេរ នោះការប្រែប្រួលនៃអង់ត្រូពីទឹកកកគឺ៖
ឧទាហរណ៍ 5:
ទឹកនៅសីតុណ្ហភាព 26°C ត្រូវបានលាយជាមួយទឹកនៅសីតុណ្ហភាព 22°C។ ម៉ាស់ទឹកគឺ 2 គីឡូក្រាម។ គណនាការប្រែប្រួលអង់ត្រូពីទឹក។ ទឹកក្តៅ និងទឹកត្រជាក់ត្រូវបានលាយបញ្ចូលគ្នាក្នុងធុងបិទជិតដែលមានអ៊ីសូឡង់ល្អ។ ការផ្ទេរកំដៅគឺជាដំណើរការដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបាន។
ដំណោះស្រាយ
កំដៅជាក់លាក់ នៃទឹក (គ) = 4180 J/Kg Co2
ម៉ាស់ទឹក = 2 គីឡូក្រាម
ម៉ាស់ទឹកគឺដូចគ្នា ដូច្នេះសីតុណ្ហភាពចុងក្រោយ = 24 o C (26 o C + 22 o C / 2 = 48 o C / 2 = 24 o C)។
បរិមាណកំដៅដែលបញ្ចេញដោយទឹកក្តៅនៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពត្រូវបានកាត់បន្ថយពី 26°C – 24°C គឺ៖
Q = mc ΔT = (2 គីឡូក្រាម) (4180 J / គីឡូក្រាម Co2 ) (26 អង្សា សេ – 24 អង្សា សេ) = (2 គីឡូក្រាម) (4180 J / គីឡូក្រាម Co2 ) (2 អង្សា សេ) = 16720 J
បរិមាណកំដៅដែលត្រូវបានស្រូបយកដោយទឹកត្រជាក់នៅពេលសីតុណ្ហភាពកើនឡើងពី 22 អង្សា សេ – 24 អង្សា សេ គឺ៖
Q = mc ΔT = (2 គីឡូក្រាម) (4180 J / គីឡូក្រាម Co2 ) (24 អង្សា សេ – 22 អង្សា សេ) = (2 គីឡូក្រាម) (4180 J / គីឡូក្រាម Co2 ) (2 អង្សា សេ) = 16720 J
ការផ្លាស់ប្តូរអង់ត្រូពីសរុប = ការផ្លាស់ប្តូរអង់ត្រូពីទឹកក្តៅ + ការផ្លាស់ប្តូរអង់ត្រូពីទឹកត្រជាក់
ΔS = ΔS ទឹកក្តៅ + ΔS ទឹកត្រជាក់
Δ S = Q/T + Q/T
សីតុណ្ហភាពជាមធ្យមនៃទឹកក្តៅ = (២៦ អង្សា សេ + ២៤ អង្សា សេ) / ២ = ៥០ អង្សា សេ / ២ = ២៥ អង្សា សេ —- ២៥ + ២៧៣ = ២៩៨អង្សាសេ
សីតុណ្ហភាពជាមធ្យមនៃទឹកត្រជាក់ = (២២ អង្សា សេ + ២៤ អង្សា សេ) / ២ = ៤៦ អង្សា សេ / ២ = ២៣ អង្សា សេ —- ២៣ + ២៧៣ = ២៩៦អង្សាសេ
ទឹកក្តៅបញ្ចេញកំដៅ ដូច្នេះ Q គឺអវិជ្ជមាន។ ទឹកត្រជាក់ស្រូបយកកំដៅ ដូច្នេះ Q គឺវិជ្ជមាន។
ΔS = ΔS ទឹកក្តៅ + ΔS ទឹកត្រជាក់
Δ S = -Q/T + Q/T
Δ S = -១៦៧២០/២៩៨ + ១៦៧២០/២៩៦
Δ S = -56.107 + 56.486
Δ S = 0.379 J/K
អង់ត្រូពីសរុបបានកើនឡើង 0.379 J/K
ទោះបីជាអង់ត្រូពីដោយផ្នែកនៃប្រព័ន្ធថយចុះ (-56.107 J/K) ក៏ដោយ អង់ត្រូពីដោយផ្នែកនៃប្រព័ន្ធកើនឡើងក្នុងបរិមាណធំជាង (+ 56.486 J/K) ដូច្នេះអង់ត្រូពីសរុបតែងតែកើនឡើង (+ 0.379 J/K)។
ការកើនឡើងនៃអង់ត្រូពីសរុបនៅក្នុងដំណើរការដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបានមិនត្រឹមតែអាចអនុវត្តបានចំពោះការផ្ទេរកំដៅរវាងល្បាយទឹកក្តៅ និងទឹកត្រជាក់ដែលបានវិភាគខាងលើប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាក៏អនុវត្តចំពោះករណីទាំងអស់ដែលត្រូវបានពិនិត្យដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រផងដែរ។ អង់ត្រូពីសរុបថេរ ប្រសិនបើដំណើរការនេះកើតឡើងបញ្ច្រាស់។ ប្រសិនបើដំណើរការនេះកើតឡើងបញ្ច្រាស់ នោះអង់ត្រូពីសរុបតែងតែកើនឡើង។
ដំណើរការធម្មជាតិទាំងអស់នៅក្នុងជីវិតប្រចាំថ្ងៃរបស់យើងគឺមិនអាចត្រឡប់វិញបានទេ ដូច្នេះអង់ត្រូពីសរុបត្រូវតែកើនឡើង។ ការពិតនេះត្រូវបានសង្ខេបនៅក្នុងប្រយោគដូចខាងក្រោម៖
នៅក្នុងដំណើរការដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបាន អង់ត្រូពីសរុបនៃប្រព័ន្ធ និងបរិស្ថានតែងតែកើនឡើង។
សេចក្តីថ្លែងការណ៍នេះគឺជាសេចក្តីថ្លែងការណ៍ទូទៅនៃច្បាប់ទីពីរនៃទែរម៉ូឌីណាមិក។ ច្បាប់ទីពីរនៃទែរម៉ូឌីណាមិកគឺខុសពីច្បាប់រូបវិទ្យាផ្សេងទៀត។ ជាធម្មតា ច្បាប់រូបវិទ្យាត្រូវបានបង្ហាញទាក់ទងនឹងសមីការ (ច្បាប់ញូតុន) ឬក្នុងទម្រង់ជាច្បាប់នៃភាពអស់កល្បជានិច្ច (ច្បាប់នៃការអភិរក្សថាមពល)។
