ฟิสิกส์

เพื่อค้นหาวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพของ เครื่องยนต์ ความร้อนนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสชื่อ ซาดี การ์โนต์ (ค.ศ. 1796-1832) ได้ทำการตรวจสอบเครื่องจักรความร้อนในอุดมคติทางทฤษฎีในปี ค.ศ. 1824 ในเวลานั้น กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ยังไม่ได้รับการกำหนดขึ้น และกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ก็ยังไม่ได้รับการกำหนดขึ้นเช่นกัน กฎข้อที่หนึ่งยังไม่ได้รับการกำหนดขึ้นเนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ยังไม่รู้ว่าความร้อนคือพลังงาน หลังจากที่จูลและเพื่อนร่วมงานของเขาทำการทดลองในช่วงทศวรรษ ค.ศ. 1830 นักวิทยาศาสตร์จึงค้นพบว่าความร้อนคือพลังงานที่เคลื่อนที่เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ ดังนั้น กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์จึงได้รับการกำหนดขึ้นหลังจากปี ค.ศ. 1830 ซาดี การ์โนต์ได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับเครื่องจักรความร้อนในอุดมคติทางทฤษฎีในปี ค.ศ. 1824 การวิจัยของเขามีจุดประสงค์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ไอน้ำ ซึ่งเครื่องยนต์ไอน้ำส่วนใหญ่ในเวลานั้นมีประสิทธิภาพต่ำ

อ่านเพิ่มเติม

เพื่ออธิบายกระบวนการทางเทอร์โมไดนามิกที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ นักวิทยาศาสตร์จึงได้กำหนดกฎข้อที่สองของเทอร์โมไดนามิก กฎข้อที่สองของเทอร์โมไดนามิกอธิบายว่ากระบวนการใดบ้างที่สามารถเกิดขึ้นได้ในจักรวาล และกระบวนการใดบ้างที่ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ นักวิทยาศาสตร์ท่านหนึ่งชื่อ อาร์.อี. คลอเซียส (ค.ศ. 1822-1888) ได้กล่าวไว้ดังนี้:

โดยธรรมชาติแล้ว ความร้อนจะเคลื่อนที่จากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำ และโดยธรรมชาติแล้ว ความร้อนจะไม่เคลื่อนที่จากวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิสูง (กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์—คำกล่าวของเคลาเซียส)

คำกล่าวของคลอซิอุสเป็นหนึ่งในคำกล่าวพิเศษของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ เรียกว่าคำกล่าวพิเศษเพราะใช้ได้กับกระบวนการเดียวเท่านั้น คือกระบวนการถ่ายเทความร้อน เนื่องจากคำกล่าวนี้ไม่เกี่ยวข้องกับกระบวนการอื่น เราจึงต้องการคำกล่าวที่ครอบคลุมกว่านี้ การพัฒนาคำกล่าวทั่วไปของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์นั้นอาศัยการศึกษาเครื่องยนต์ความร้อน ดังนั้นเราจะกล่าวถึงความร้อนจากเครื่องยนต์ก่อน

อ่านเพิ่มเติม

บทความ กระบวนการทางเทอร์โมไดนามิกส์ : ไอโซเทอร์มอล อะเดียแบติก ไอโซโคริก ไอโซบาริก

กระบวนการทางเทอร์โมไดนามิกมีสี่ประเภท ได้แก่ กระบวนการอุณหภูมิคงที่ กระบวนการปริมาตรคงที่ กระบวนการความดันคงที่ และกระบวนการอะเดียแบติก

กระบวนการไอโซเทอร์มอล (อุณหภูมิคงที่)

ในกระบวนการไอโซเทอร์มอล อุณหภูมิของระบบจะคงที่ ในทางทฤษฎี ระบบที่วิเคราะห์คือแก๊สอุดมคติ อุณหภูมิของแก๊สอุดมคติแปรผันตรงกับพลังงานภายในของแก๊สอุดมคติ (U = 3/2 n RT) T ไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น U ก็ไม่เปลี่ยนแปลงเช่นกัน ดังนั้น หากนำไปใช้กับกระบวนการไอโซเทอร์มอล กฎข้อแรกของสมการเทอร์โมไดนามิกส์จะกลายเป็น:

อ่านเพิ่มเติม

กระบวนการทางเทอร์โมไดนามิก

ความร้อน (Q) คือพลังงานที่เคลื่อนที่จากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ ในส่วนของระบบและสิ่งแวดล้อม ความร้อนคือพลังงานที่เคลื่อนที่จากระบบไปยังสิ่งแวดล้อม หรือพลังงานที่เคลื่อนที่จากสิ่งแวดล้อมไปยังระบบ เนื่องมาจากความแตกต่างของอุณหภูมิ หากอุณหภูมิของระบบสูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อม ความร้อนจะไหลจากระบบไปยังสิ่งแวดล้อม หากอุณหภูมิแวดล้อมสูงกว่าอุณหภูมิของระบบ ความร้อนจะไหลจากสิ่งแวดล้อมไปยังระบบ

ความร้อน (Q) คือพลังงานที่เคลื่อนที่เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ ในขณะที่งาน (W) เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนพลังงานผ่านการทำงาน ตัวอย่างเช่น หากระบบทำงานให้กับสิ่งแวดล้อม พลังงานจะเคลื่อนที่จากระบบไปยังสิ่งแวดล้อม ในทางกลับกัน หากสิ่งแวดล้อมทำงานให้กับระบบ พลังงานจะเคลื่อนที่จากสิ่งแวดล้อมไปยังระบบ

อ่านเพิ่มเติม