די ערשטע און צווייטע געזעצן פון טערמאדינאמיק
אין פיזיק, איז טערמאדינאמיק א צווייג פון וויסנשאפט וואס דערקלערט ענערגיע און איר קאנווערזיע צווישן פארשידענע פארמען, און ווי ענערגיע ווירקט אויף מאטעריע. טערמאדינאמיק איז רעלאוואנט נישט נאר אין פיזיק און כעמיע, נאר אויך אין אינזשעניריע, ביאלאגיע, דער סביבה, און פילע אנדערע פעלדער. צווישן די פארשידענע פרינציפן אדער געזעצן וואס ליגן אונטער טערמאדינאמיק, זענען דער ערשטער און צווייטער געזעצן די מערסט פונדאמענטאלע. דער ארטיקל וועט דיסקוטירן די צוויי געזעצן אין טיפקייט, צושטעלנדיג דערקלערונגען, ביישפילן, און אנווענדונגען פון יעדן אין פארשידענע קאנטעקסטן.
ערשטער געזעץ פון טערמאדינאמיק
דער ערשטער געזעץ פון טערמאדינאמיק, אויך באקאנט אלס דער געזעץ פון קאנסערוואציע פון ענערגיע, זאגט אז ענערגיע אין א פארמאכטן סיסטעם קען נישט באשאפן ווערן און נישט פארניכטעט ווערן, נאר קען נאר טוישן פארעם. מאטעמאטיש קען מען שרייבן דעם געזעץ אלס:
\[ \דעלטאַ U = Q – W \]
וואו:
– \(\דעלטאַ U\) איז די ענדערונג אין ענערגיע אין דער סיסטעם.
– \(Q\) איז די היץ וואָס ווערט צוגעגעבן צום סיסטעם.
– \(W\) איז די ארבעט געטאן דורך די סיסטעם.
דערקלערונג און ביישפילן
אין פילע פּראַקטישע סיטואַציעס, דערקלערט דער ערשטער געזעץ פון טערמאָדינאַמיק ווי ענערגיע טראַנספערירט זיך און ענדערט פאָרעם. למשל, אין אַ בענזין מאָטאָר, ווערט די כעמישע ענערגיע פון דעם ברענשטאָף פארוואנדלט אין מעכאַנישע ענערגיע צו שטופן דאָס פאָרמיטל. די היץ וואָס ווערט פּראָדוצירט דורך דעם מאָטאָר איז נאָך אַ פאָרעם פון דער זעלבער ענערגיע, וואָס גייט נישט פאַרלוירן נאָר ענדערט פשוט פאָרעם.
נאך א ביישפיל איז דער קיל-ציקל אין א פרידזשידער. קיל-מאשינען ארבעטן אויף דעם פרינציפ אז ענערגיע (היץ) קען ווערן איבערגעפירט פון איין ארט צום אנדערן. אין דעם פאל ווערט היץ פון אינעווייניג אין פרידזשידער איבערגעפירט צו דער דרויסן, האלטנדיג די טעמפעראטור אינעווייניג אין פרידזשידער נידעריג.
אַפּליקאַציע פון דעם ערשטן געזעץ פון טערמאָדינאַמיק
1. מאָטאָר־פאָרמיטלען: אין אַ מאַשין אָדער מאָטאָציקל־מאָטאָר ווערט אַ געמיש פון ברענשטאָף און לופט קאָמפּרעסירט און פארברענט צו פּראָדוצירן קראַפט. די כעמישע ענערגיע פון דעם ברענשטאָף ווערט פארוואנדלט אין קינעטישע ענערגיע (באַוועגונג) און היץ.
2. לופטקילונג און הייצונג: אפאראטן ווי לופטקילונג-מאשינען און הייצערס ארבעטן לויט די פרינציפן וואס ווערן רעגולירט דורך דעם ערשטן געזעץ פון טערמאדינאמיק. ענערגיע איז נויטיג צו געבן שטראם פארן לופטקילונג-מאשינען, וואס טראנספערירט עפעקטיוו היץ פון אינעווייניג צו אינדרויסן.
3. אינדוסטריעלע פּראָצעסן: פילע פּראָצעסן אין די כעמישע און מאַנופאַקטורינג אינדוסטריעס דאַרפן הייצונג און קילונג, וואו ענערגיע ווערט טראַנספערירט און קאָנווערטירט פון איין פאָרעם צו אַן אַנדערער.
צווייטער געזעץ פון טערמאדינאמיק
דער צווייטער געזעץ פון טערמאדינאמיק זאגט אז די גאנצע ענטראפיע פון אן אפגעזונדערטן סיסטעם קען נישט פארקלענערן. ענטראפיע איז א מאס פון דער אומארדנונג אדער כאאס אין א סיסטעם. מער פארמאל, זאגט דער געזעץ אז די ענדערונג אין ענטראפיע אין א נאטירלעכן פראצעס שטייגט שטענדיג אדער בלייבט די זעלבע; מיט אנדערע ווערטער, נאטירלעכע פראצעסן טענדן צו גיין צו א צושטאנד פון מאקסימום ענטראפיע.
פאָרמולירונג און דערקלערונג
מאטעמאטיש, די ענדערונג אין ענטראפיע (\(\Delta S\)) פון א סיסטעם אין א נאטירלעכן פראצעס און איר סביבה מוז זיין נישט-נעגאטיוו:
\[ \דעלטאַ ס_{טאָטאַל} \גע 0 \]
וואו \(\Delta S_{total}\) איז די גאַנצע ענטראָפּיע ענדערונג פון דער סיסטעם און די סביבה.
ביישפילן פון פּראָצעסן וואָס פאַרגרעסערן ענטראָפּיע
1. דיפוזיע: ווען מען לאָזט גאַז פֿון אַ קאַנטעינער אָנפֿילן אַ פּלאַץ, פֿאַרשפּרייט עס זיך און פֿאַרטיילט זיך גלײַך איבערן גאַנצן פּלאַץ. דאָס פֿאַרגרעסערט ענטראָפּיע ווײַל דער גאַז איז אין אַ מער צעשטערטן צושטאַנד.
2. מישן: ווען צוויי פארשידענע פליסיקייטן ווערן געמישט, פארשפרייטן זיך די מאלעקולן פון ביידע פליסיקייטן און צעשפרייטן זיך גלייך, וואס רעזולטירט אין א פארגרעסערונג אין ענטראפיע.
3. פארברענונג: ווען ברענשטאף ברענט, ווערן קאמפליצירטע מאלעקולן צעבראכן אין איינפאכערע מאלעקולן ווי וואסער און קוילן דיאקסייד, און ענערגיע ווערט ארויסגעלאזט אלס היץ און ליכט. די גאנצע סיסטעם ווערט מער און מער חרוב.
היץ מאטארן און עפעקטיווקייט
דער צווייטער געזעץ פון טערמאדינאמיק שפילט אויך א קריטישע ראלע אין באשטימען די עפעקטיווקייט פון א היץ מאטאר. אין א היץ מאטאר, ווערט א טייל פון דער היץ ענערגיע וואס גייט אריין אין סיסטעם פארוואנדלט אין ארבעט, בשעת א טייל ווערט באפרייט אלס אפפאל היץ. די עפעקטיווקייט פון א היץ מאטאר איז שטענדיג ווייניגער ווי 100% ווייל א טייל היץ גייט שטענדיג פארלוירן, ווי דיקטירט דורך דעם צווייטן געזעץ.
אַפּליקאַציעס פון דעם צווייטן געזעץ פון טערמאָדינאַמיק
1. מאטארן און טורבינעס: דיזער געזעץ העלפט פארשטיין און פלאנירן מער עפעקטיווע מאטארן, ווי גאז טורבינעס און אטא מאטארן. עס איז שטענדיג דא א מאקסימום לימיט צו דער עפעקטיווקייט וואס א מאטאר קען דערגרייכן, וואס ווערט באשטימט דורך דעם צווייטן געזעץ.
2. קילן און קילן: דער געזעץ דערקלערט פארוואס קיל סיסטעמען, ווי למשל פרידזשידערס און לופטקילונג מאשינען, דארפן ענערגיע צו באזייטיגן היץ. די ענטראפיע פון א צימער אדער אויטא קאבינע ווערט פארקלענערט דורך קילן, אבער די גאנצע ענטראפיע פון דער סיסטעם פארגרעסערט זיך ווייל היץ ווערט אפגעווארפן צו דער ארומיגער סביבה.
3. אינפארמאציע טעאריע: דער קאנצעפט פון ענטראפיע ווערט אויך גענוצט אין אינפארמאציע טעאריע צו מעסטן אומזיכערהייט אדער צומישעניש אין א דאטן-זאמלונג. למשל, אין דאטן קאמפרעשאן, מער קאמפרעשאן פארגרעסערט די אומארדנונג אדער ענטראפיע פון די דאטן.
קעסימפּולאַן
דער ערשטער און צווייטער געזעץ פון טערמאדינאמיק זענען יסודות'דיג צו פארשטיין אסאך פיזישע און כעמישע דערשיינונגען אין נאטור. דער ערשטער געזעץ באהאנדלט דעם יסודות'דיגן פרינציפ פון קאנסערוואציע פון ענערגיע, בשעת דער צווייטער גיט אנווייזונגען וועגן די אוממעגלעכקייט און עפעקטיווקייט גרענעצן פון ענערגיע טראנספארמאציעס. די צוויי געזעצן זענען נישט נאר וויכטיג טעארעטיש, נאר האבן אויך אסאך פראקטישע אנווענדונגען אין טעכנאלאגיע, אינדוסטריע, און טעגליכן לעבן.
אין אַ וועלט וואָס איז מער און מער אָפּהענגיק אויף טעכנאָלאָגיע, העלפט אונדז פֿאַרשטיין די געזעצן ניט נאָר צו דיזיינען מער עפֿעקטיווע מאַשינען און דעוויסעס, נאָר עס מוטיקט אונדז אויך צו טראַכטן מער קריטיש וועגן ענערגיע און רעסורסן , און ווי מיר קענען זיי פאַרוואַלטן פֿאַר אַ מער סאַסטיינאַבאַל צוקונפֿט.
