Вторият закон на термодинамиката се занимава с трансфера на топлинна енергия. Това означава, че той показва топлообмен, който има тенденция да изравнява различни температури (термично равновесие), което се случва спонтанно.
Неговите принципи са:
- Топлината се пренася спонтанно от по-високотемпературното тяло към по-нискотемпературното.
- Всеки процес има загуба, тъй като добивът му винаги е по-малък от 100%.
Той се изразява със следната формула:
Където,
η: Добив
Въпрос:НА: топлина, доставяна чрез нагряване
Въпрос:Б.: нетрансформирана топлина в работа
Този закон е установен от изследванията на Сади Карно (1796-1832). Насърчен от индустриалната революция, френският физик изучава възможността за увеличаване на ефективността на машините.
Анализиране на Термични машини, Карно установи, че те са по-ефективни, когато има пренос на топлина от по-високата към по-ниската температура. Това винаги се случва в този ред, тъй като преносът на топлинна енергия е необратим процес.
Това означава, че работата зависи от преноса на топлинна енергия, като се помни, че не е възможно да се трансформира цялата топлина в работа.
Въз основа на идеите на Карно, Клавзий и Келвин основават своите изследвания върху термодинамиката.
Вторият закон на термодинамиката е свързан с понятието ентропия. той завършва Първи закон на термодинамиката, който се основава на принципа на енергоспестяване.
Цикъл на Карно
За да не се увеличава енергията винаги (нека си представим в случай на машина), е необходимо в един момент тя да се върне в първоначалното си състояние и да рестартира процеса. По този начин процесът е цикличен.
Докато едната част работи при по-високи температури, другата част работи при по-ниски температури. Това е възможно според Втория закон на термодинамиката.
Цикълът по посока на часовниковата стрелка абсорбира топлината. Такъв е случаят с двигателите. Цикълът, в посока, обратна на часовниковата стрелка, губи топлина. Такъв е случаят с хладилниците.
За да научите повече за Цикъл на Карно.
Прочетете и вие Термодинамика и Формули по физика.
Решени упражнения
1. (UFAL-AL) Анализирайте следните предложения:
() Термичната машина е система, която извършва циклична трансформация: след като претърпи поредица от трансформации, тя се връща в първоначалното си състояние.
() Невъзможно е да се изгради топлинна машина, която напълно преобразува топлината в работа.
() Топлината е форма на енергия, която спонтанно преминава от по-високотемпературното тяло към по-нискотемпературното.
() Невъзможно е да се изгради термична машина, която има по-висока ефективност от машината Carnot, работеща между същите температури.
() Когато газът получи 400 J топлина и изпълни 250 J работа, вътрешната му енергия се увеличава със 150 J.
Всички предложения са верни.
2. (CEFET-PR) Вторият принцип на термодинамиката може да се заяви по следния начин: „Невъзможно е да се изгради машина термична работа в цикли, единственият ефект от която е да се премахне топлината от източника и да се преобразува напълно в него работа. "
Като разширение този принцип ни кара да заключим, че:
а) винаги е възможно да се построят топлинни машини, чиято ефективност е 100%;
б) всяка термична машина се нуждае само от горещ източник;
в) топлината и работата не са еднородни количества;
г) всяка топлинна машина взема топлина от горещ източник и отхвърля част от тази топлина към студен източник;
д) само при източник на студ, винаги поддържан при 0 ° C, би било възможно дадена топлинна машина да преобразува изцяло топлината в работа.
Алтернатива г: всяка топлинна машина взема топлина от горещ източник и отхвърля част от тази топлина към студен източник;
3. (ENEM-MEC) Охлаждането и замразяването на храната са отговорни за значителна част от потреблението на електрическа енергия в типично жилище.
За да се намалят топлинните загуби на хладилник, могат да се вземат някои оперативни предпазни мерки:
I. Разпределете храната по рафтовете, оставяйки празни пространства между тях, така че студеният въздух да може да циркулира надолу, а топлият въздух нагоре.
II. Поддържайте стените на фризера с много дебел слой лед, така че увеличаването на ледената маса да увеличава топлообмена във фризера
III. Почиствайте периодично радиатора („решетка“ отзад), така че мазнините и прахът, отложени върху него, да не намаляват преноса на топлина към околната среда.
За традиционен хладилник е правилно да се посочи само,
а) операция I
б) операция II.
в) операции I и II.
г) операции I и III.
д) операции II и III.
Алтернатива г: операции I и III.
Вижте също: Упражнения по термодинамика
