Entropija

Entropija snovi

V prejšnji razpravi smo preučili več specifičnih trditev drugega zakona termodinamike. Treba je opozoriti, da te specifične trditve lahko pojasnijo le nekatere nepovratne procese. Clausiusova trditev pojasnjuje le prenos toplote in njegovo povezavo z načelom delovanja hladilnikov. Kelvinova in Planckova trditvi se nanašata na načelo delovanja toplotnih strojev . V bistvu se ti dve trditvi nanašata na prenos toplote. Obstaja veliko drugih nepovratnih procesov, ki jih ni mogoče razložiti s tema dvema trditvama.

Preberi več

Hladilni stroj

Članki o hladilnih strojih

Hladilnik je toplotni stroj, ki deluje v obratni smeri. To pomeni, da toplotni stroj odvzema toploto iz območja z nizko temperaturo in jo odvaja v območje z visoko temperaturo. Da bi se ta proces zgodil, mora motor opraviti delo. Vendar pa toplota naravno teče le iz območja z visoko temperaturo v območje z nizko temperaturo. Toplota sama ne more teči iz območja z nizko temperaturo v območje z visoko temperaturo. To je v skladu s prej omenjeno Clausiusovo izjavo. Za proces, ki se dogaja v hladilniku, lahko prejšnjo Clausiusovo izjavo zapišemo takole:

Preberi več

Carnotov cikel motorja

Članek o ciklu Carnotovega motorja

Da bi ugotovil, kako povečati učinkovitost toplotnega stroja, je francoski znanstvenik Sadi Carnot (1796–1832) leta 1824 teoretično preučeval idealni toplotni stroj. Takrat prvi zakon termodinamike niti drugi zakon termodinamike še ni bil formuliran. Prvi zakon ni bil formuliran, ker znanstveniki še niso vedeli, da je toplota energija. Potem ko sta Joule in njegovi prijatelji v tridesetih letih 1830. stoletja izvedla poskuse, so znanstveniki zagotovo vedeli le, da je toplota energija, ki se prenaša zaradi temperaturnih razlik. Tako je bil prvi zakon termodinamike formuliran po letu 1830. Sadi Carnot je leta 1824 teoretično preučeval idealni toplotni stroj. Raziskava, ki jo je opravil, je bila dejansko namenjena povečanju učinkovitosti parnih strojev, ki so bili takrat v uporabi. Večina parnih strojev je bila takrat manj učinkovitih.

Preberi več

Drugi zakon termodinamike

Članek o drugem zakonu termodinamike

Vsi naravni procesi se odvijajo samo v eno smer, ne morejo pa se odvijati v nasprotni smeri, kar običajno imenujemo nepovratni procesi. Ko se mango sprosti s stebla in prosto pade na tla, se nikoli več ne premakne navzgor. Knjiga, ki jo potisnemo in se nato ustavi, se nikoli več ne premakne nazaj proti nam. Če se predmeta z visoko temperaturo (vročega predmeta) dotaknemo predmeta z nizko temperaturo (hladnega predmeta), toplota naravno teče od predmeta z visoko temperaturo k predmetu z nizko temperaturo. Nikoli ne vidimo obratnega procesa, kjer se toplota naravno premika od hladnega predmeta k vročemu predmetu. Če bi se ta proces zgodil, bi hladen predmet postal hladnejši, vroč predmet pa bolj vroč. Vendar v resnici ni tako. Obstaja veliko nepovratnih procesov, ki se med seboj zdijo različni, vendar vsi vključujejo spremembe v obliki energije in prenos energije iz enega predmeta v drugega.

Preberi več

Uporaba prvega zakona termodinamike na več termodinamičnih procesov

Članek o uporabi prvega zakona termodinamike pri več termodinamičnih procesih

Prej smo obravnavali prvi zakon termodinamike in analizirali delo , ki ga opravi sistem. Tokrat bomo preučili nekaj uporab prvega zakona termodinamike v štirih termodinamičnih procesih. Ti štirje procesi so izotermni, izohorični, izobarični in adiabatski. Ti izrazi izhajajo iz grščine.

Izotermni proces (konstantna temperatura)

Najprej si poglejmo uporabo prvega zakona termodinamike v izotermnem procesu. V izotermnem procesu se temperatura sistema ohranja konstantna. Sistem, ki ga teoretično analiziramo, je idealen plin. Temperatura idealnega plina je neposredno sorazmerna z notranjo energijo idealnega plina (U = 3/2 nRT). Ker T ostaja konstanten, ostaja konstanten tudi U. Zato, ko jo uporabimo v izotermnem procesu, enačba za prvi zakon termodinamike postane:

Preberi več

Zakon o ohranitvi energije

Članek o zakonu o ohranitvi energije

Oblike energije

V našem vsakdanjem življenju obstaja veliko oblik energije. Pri temi dela in energije smo se seznanili z dvema oblikama mehanske energije: potencialno energijo in kinetično energijo . Potencialna energija je sestavljena iz več vrst, vključno z gravitacijsko energijo, elastično energijo in električno energijo . Kinetična energija je sestavljena iz dveh vrst: translacijske kinetične energije in rotacijske kinetične energije.

Okusen, zrel mango ima gravitacijsko potencialno energijo, saj visi s stebla. Enako se zgodi, ko ste na določeni višini nad tlemi, na primer na strehi. Predmet ima gravitacijsko potencialno energijo zaradi svojega položaja glede na Zemljo.

Preberi več

Prvi zakon termodinamike

Prvi zakon termodinamike Material

Termodinamični proces

Toplota (Q) je energija, ki se zaradi temperaturne razlike premika iz enega predmeta v drugega. V odnosu do sistema in okolja lahko rečemo, da je toplota energija, ki se premika iz sistema v okolje, ali energija, ki se premika iz okolja v sistem zaradi temperaturne razlike. Če je temperatura sistema višja od temperature okolja, bo toplota tekla iz sistema v okolje. Nasprotno, če je temperatura okolja višja od temperature sistema, bo toplota tekla iz okolja v sistem.

Če je toplota (Q) povezana s prenosom energije zaradi temperaturne razlike, potem je delo (W) povezano s prenosom energije, ki se zgodi z mehanskimi sredstvi. Na primer, če sistem opravlja delo na okolju, se bo energija samodejno premaknila iz sistema v okolje. Nasprotno, če okolje opravlja delo na sistemu, se bo energija premaknila iz okolja v sistem.

Preberi več