Fizika

Da bi ugotovil, kako povečati učinkovitost toplotnega stroja, je francoski znanstvenik Sadi Carnot (1796–1832) leta 1824 preučil idealen teoretični kalorični stroj. Takrat prvi zakon termodinamike niti drugi zakon termodinamike še ni bil formuliran. Prvi zakon ni bil formuliran, ker znanstveniki še ne vedo, da je toplota energija. Po eksperimentiranju Joula in njegovih kolegov v tridesetih letih 1830. stoletja so znanstveniki odkrili, da je toplota energija, ki se premika zaradi temperaturnih razlik. Tako je bil prvi zakon termodinamike formuliran po letu 1830. Sadi Carnot je leta 1824 raziskoval teoretični idealni kalorični stroj. Njegove raziskave so bile dejansko namenjene povečanju učinkovitosti parnega stroja. Večina parnih strojev tistega časa je bila manj učinkovitih.

Preberi več

Da bi pojasnili ireverzibilne termodinamične procese, so znanstveniki formulirali drugi zakon termodinamike. Drugi zakon termodinamike pojasnjuje, kateri procesi se lahko odvijajo v vesolju in kateri se ne morejo. Znanstvenik po imenu RJE Clausius (1822–1888) je podal naslednjo izjavo:

Seveda se toplota premika od predmetov z visoko temperaturo k predmetom z nizko temperaturo; seveda se toplota ne premika od predmetov z nizko temperaturo k predmetom z visoko temperaturo (drugi zakon termodinamike – Clausiusova trditev).

Clausiusova trditev je ena od posebnih trditev drugega zakona termodinamike. Imenuje se posebna trditev, ker velja le za en proces, povezan s prenosom toplote. Ker ta trditev ni povezana z drugimi procesi, potrebujemo bolj splošno trditev. Razvoj splošne trditve drugega zakona termodinamike temelji na preučevanju toplotnih strojev. Zato najprej obravnavamo toploto motorja.

Preberi več

Termodinamični procesi članka: Izotermni Adiabatski Izohorični Izobarični

Obstajajo štirje termodinamični procesi, in sicer izotermni, izohorični, izobarični in adiabatski procesi.

Izotermni proces (konstantna temperatura)

Pri izotermnem procesu se temperatura sistema ohranja konstantna. Teoretično je analizirani sistem idealen plin. Temperatura idealnega plina je neposredno sorazmerna z idealno notranjo energijo plina (U = 3/2 n RT). T se ne spreminja, zato se tudi U ne spreminja. Če torej uporabimo za izotermni proces, prvi zakon termodinamične enačbe postane:

Preberi več

Termodinamični proces

Toplota (Q) je energija, ki se zaradi temperaturne razlike premika iz enega predmeta v drugega. Kar zadeva sisteme in okolja, je toplota energija, ki se zaradi temperaturne razlike premika iz sistema v okolje ali iz okolja v sistem. Če je temperatura sistema višja od temperature okolice, bo toplota prehajala iz sistema v okolje. Če je temperatura okolice višja od temperature sistema, potem toplota prehaja iz okolja v sistem.

Toplota (Q) je energija, ki se premika zaradi temperaturne razlike, medtem ko je delo (W) povezano s prenosom energije z delom. Če na primer sistem opravlja delo na okolju, se energija premika iz sistema v okolje. Nasprotno, če okolje opravlja delo na sistemu, se energija premika iz okolja v sistem.

Preberi več