La Prima Legge della Termodinamica è collegata alla conservazione dell'energia, mentre la Seconda Legge della Termodinamica sostiene che alcuni dei processi termodinamici sono inammissibili e non seguono interamente la Prima Legge della Termodinamica.
La parola " termodinamica " deriva dalle parole greche, dove "Thermo" significa calore e "dinamica" significa potenza. Quindi la termodinamica è lo studio dell'energia che esiste in varie forme come luce, calore, energia elettrica e chimica.
La termodinamica è una parte molto vitale della fisica e del suo campo correlato come chimica, scienze dei materiali, scienze ambientali, ecc. Nel frattempo "Legge" significa il sistema delle regole. Pertanto le leggi della termodinamica si occupano di una delle forme di energia che è il calore, il loro comportamento in circostanze diverse corrispondente al lavoro meccanico.
Sebbene sappiamo che ci sono quattro leggi della termodinamica, a partire dalla legge zeroth, prima legge, seconda legge e terza legge. Ma le più utilizzate sono la prima e la seconda legge, quindi in questo contenuto discuteremo e differenzeremo la prima e la seconda legge.
Tabella di confronto
| Base per il confronto | Prima legge della termodinamica | Seconda legge della termodinamica |
|---|---|---|
| dichiarazione | L'energia non può essere né creata né distrutta. | L'entropia (grado di disturbi) di un sistema isolato non diminuisce mai, ma aumenta sempre. |
| Espressione | ΔE = Q + W, viene utilizzato per il calcolo del valore se si conoscono due quantità. | ΔS = ΔS (sistema) + ΔS (circostante)> 0 |
| L'espressione implica questo | Il cambiamento nell'energia interna di un sistema è uguale alla somma del flusso di calore nel sistema e al lavoro svolto sul sistema dall'ambiente circostante. | Il cambiamento totale nell'entropia è la somma del cambiamento nell'entropia del sistema e circostante che aumenterà per qualsiasi processo reale e non può essere inferiore a 0. |
| Esempio | 1. Lampadine elettriche, quando il fulmine converte l'energia elettrica in energia luminosa (energia radiante) e energia termica (energia termica). 2. Le piante convertono la luce solare (energia luminosa o radiante) in energia chimica nel processo di fotosintesi. | 1. Le macchine convertono l'energia altamente utile come i carburanti in energia meno utile, che non è uguale all'energia assorbita all'avvio del processo. 2. Il riscaldatore nella stanza utilizza l'energia elettrica ed emette calore nella stanza, ma la stanza in cambio non può fornire la stessa energia al riscaldatore. |
Definizione della prima legge della termodinamica
La prima legge della termodinamica afferma che "l' energia non può essere né creata né distrutta ", può solo essere trasformata da uno stato all'altro. Questa è anche conosciuta come la legge della conservazione.
Ci sono molti esempi per spiegare la dichiarazione di cui sopra, come una lampadina elettrica, che utilizza energia elettrica e si converte in luce e energia termica.
Tutti i tipi di macchine e motori utilizzano alcuni o altri tipi di carburante per eseguire lavori e fornire risultati diversi. Anche gli organismi viventi, mangiano cibo che viene digerito e fornisce energia per svolgere diverse attività.
ΔE = Q + W
Può essere espresso dalla semplice equazione come ΔE, ovvero il cambiamento nell'energia interna di un sistema è uguale alla somma del calore (Q) che scorre attraverso i confini dell'ambiente circostante e il lavoro viene svolto (W) sul sistema da parte circostante. Ma supponiamo che se il flusso di calore fosse fuori dal sistema, la "Q" sarebbe negativa, allo stesso modo se il lavoro fosse svolto dal sistema, anche la "W" sarebbe negativa.
Quindi possiamo dire che l'intero processo si basa su due fattori, che sono il calore e il lavoro, e un leggero cambiamento in questi porterà al cambiamento nell'energia interna di un sistema. Ma come tutti sappiamo che questo processo non è così spontaneo e non è applicabile ogni volta, come l'energia non fluisce mai spontaneamente da una temperatura più bassa a una temperatura più alta.
Definizione della seconda legge della termodinamica
Esistono diversi modi per esprimere la seconda legge della termodinamica, ma prima di allora dobbiamo capire che è stata introdotta la seconda legge. Pensiamo che nell'attuale processo della vita quotidiana la prima legge della termodinamica dovrebbe soddisfare, ma non è obbligatoria.
Ad esempio, considera una lampadina elettrica in una stanza che coprirà l'energia elettrica in calore (termico) ed energia luminosa e la stanza si schiarirà, ma non è possibile il contrario, che se forniamo la stessa quantità di luce e calore a la lampadina, si convertirà in energia elettrica. Sebbene questa spiegazione non si opponga alla prima legge della termodinamica, in realtà non è possibile anche.
Secondo la dichiarazione di Kelvin-Plancks "È impossibile per qualsiasi dispositivo che funzioni in un ciclo, riceve calore da un singolo serbatoio e lo converte al 100% in lavoro, cioè non esiste un motore termico che abbia l'efficienza termica del 100%" .
Anche, Clausius ha affermato che "è impossibile costruire un dispositivo che funzioni in un ciclo e trasferire calore da un serbatoio a bassa temperatura a un serbatoio ad alta temperatura in assenza di lavoro esterno".
Quindi, dall'affermazione di cui sopra, è chiaro che la Seconda Legge della Termodinamica spiega il modo in cui la trasformazione dell'energia ha luogo solo in una direzione particolare, che non è chiarita nella prima legge della Termodinamica.
La seconda legge della termodinamica, nota anche come legge dell'entropia aumentata, che afferma che nel tempo l'entropia o il grado di disturbi in un sistema aumenteranno sempre. Ecco un esempio, questo è il motivo per cui siamo più incasinati, dopo aver iniziato qualsiasi lavoro con tutte le pianificazioni man mano che il lavoro procede. Quindi, con l'aumento del tempo, aumentano anche i disturbi o la disorganizzazione.
Questo fenomeno è applicabile in ogni sistema, che con l'uso di energia utile, l'energia inutilizzabile sarà data via.
ΔS = ΔS (sistema) + ΔS (circostante)> 0
Come descritto in precedenza, i delS che rappresentano il cambiamento totale nell'entropia sono la somma del cambiamento nell'entropia del sistema e circostante che aumenterà per qualsiasi processo reale e non può essere inferiore a 0.
Differenze chiave tra la prima e la seconda legge della termodinamica
Di seguito sono riportati i punti essenziali per distinguere tra Prima e Seconda Legge della Termodinamica:
- Secondo la prima legge della termodinamica "l'energia non può essere né creata né distrutta, può solo essere trasformata da una forma all'altra". Secondo la seconda legge della termodinamica, che non viola la prima legge, ma afferma che l'energia che viene trasformata da uno stato a un altro non è sempre utile e viene presa al 100%. Quindi si può affermare che "L'entropia (grado di disturbi) di un sistema isolato non diminuisce mai, ma aumenta sempre".
- La prima legge della termodinamica può essere espressa come ΔE = Q + W, viene utilizzata per il calcolo del valore, se si conoscono due quantità, mentre la seconda legge della termodinamica può essere espressa come ΔS = ΔS (sistema) + ΔS ( circostante)> 0 .
- Le espressioni implicano che il cambiamento nell'energia interna di un sistema è uguale alla somma del flusso di calore nel sistema e al lavoro svolto sul sistema dall'ambiente circostante nella Prima Legge. Nella Seconda Legge, il cambiamento totale nell'entropia è la somma del cambiamento nell'entropia del sistema e circostante che aumenterà per qualsiasi processo reale e non può essere inferiore a 0.
Conclusione
In questo articolo, abbiamo discusso della Termodinamica, che non si limita alla fisica o ai macchinari come frigoriferi, automobili, lavatrice, ma questo concetto è applicabile al lavoro quotidiano di tutti. Sebbene qui abbiamo distinto le due leggi più confuse della termodinamica, poiché sappiamo che ce ne sono altre due, che sono facili da capire e non così contraddittorie.
