Fysica

Om te ontdekken hoe de efficiëntie van de warmtemotor kon worden verhoogd, onderzocht de Franse wetenschapper Sadi Carnot (1796-1832) in 1824 een ideale theoretische calorische machine. In die tijd waren de eerste en tweede wet van de thermodynamica nog niet geformuleerd. De eerste wet was nog niet geformuleerd omdat wetenschappers nog niet wisten dat warmte energie is. Nadat Joule en zijn collega's in de jaren 1830 experimenten hadden uitgevoerd, ontdekten wetenschappers dat warmte energie is die zich verplaatst als gevolg van temperatuurverschillen. De eerste wet van de thermodynamica werd dus na 1830 geformuleerd. Sadi Carnot deed in 1824 onderzoek naar de theoretische ideale calorische machine. Zijn onderzoek was er eigenlijk op gericht de efficiëntie van de stoommachine te verhogen. De meeste stoommachines uit die tijd waren namelijk niet erg efficiënt.

Lees meer

Om de onomkeerbare thermodynamische processen te verklaren, formuleerden wetenschappers de tweede wet van de thermodynamica. De tweede wet van de thermodynamica verklaart welke processen in het universum kunnen plaatsvinden en welke niet. Een wetenschapper genaamd RJE Clausius (1822-1888) deed de volgende uitspraak:

Warmte stroomt vanzelfsprekend van objecten met een hoge temperatuur naar objecten met een lage temperatuur; warmte stroomt vanzelfsprekend niet van objecten met een lage temperatuur naar objecten met een hoge temperatuur (tweede wet van de thermodynamica – stelling van Clausius).

De stelling van Clausius is een van de bijzondere formuleringen van de tweede wet van de thermodynamica. Het wordt een bijzondere formulering genoemd omdat deze slechts van toepassing is op één proces, namelijk warmteoverdracht. Omdat deze stelling niet van toepassing is op andere processen, hebben we een meer algemene formulering nodig. De ontwikkeling van een algemene formulering van de tweede wet van de thermodynamica is gebaseerd op de studie van warmtemotoren. Daarom bespreken we eerst de warmteoverdracht in motoren.

Lees meer

Thermodynamische processen in dit artikel: Isothermisch, adiabatisch, isochorisch, isobaar

Er zijn vier thermodynamische processen, namelijk isothermische, isochore, isobare en adiabatische processen.

Isotherm proces (constante temperatuur)

Bij een isotherm proces wordt de systeemtemperatuur constant gehouden. Theoretisch gezien is het geanalyseerde systeem een ​​ideaal gas. De temperatuur van een ideaal gas is recht evenredig met de ideale interne gasenergie (U = 3/2 n RT). Omdat T niet verandert, verandert U ook niet. Toegepast op het isotherm proces, wordt de eerste wet van de thermodynamica als volgt:

Lees meer

Thermodynamisch proces

Warmte (Q) is de energie die van het ene object naar het andere stroomt als gevolg van een temperatuurverschil. In de context van systemen en omgevingen is warmte de energie die van een systeem naar de omgeving stroomt, of andersom, als gevolg van een temperatuurverschil. Als de temperatuur van het systeem hoger is dan de omgevingstemperatuur, stroomt er warmte van het systeem naar de omgeving. Als de omgevingstemperatuur hoger is dan de temperatuur van het systeem, stroomt er warmte van de omgeving naar het systeem.

Warmte (Q) is energie die zich verplaatst als gevolg van een temperatuurverschil, terwijl arbeid (W) verband houdt met energieoverdracht door middel van arbeid. Als een systeem bijvoorbeeld arbeid verricht op de omgeving, dan verplaatst energie zich van het systeem naar de omgeving. Omgekeerd, als de omgeving arbeid verricht op het systeem, dan verplaatst energie zich van de omgeving naar het systeem.

Lees meer