Den anden lov om termodynamik handler om overførsel af termisk energi. Dette betyder, at det indikerer varmevekslinger, der har tendens til at udjævne forskellige temperaturer (termisk ligevægt), som sker spontant.
Dens principper er:
- Varme overføres spontant fra kroppen med højere temperatur til den lavere temperatur.
- Hver proces har et tab, fordi dens udbytte altid er under 100%.
Det udtrykkes ved følgende formel:
Hvor,
η: Udbytte
QDET: varme leveret af varme
QB: ikke-transformeret varme til arbejde
Denne lov blev oprettet ud fra studierne af Sadi Carnot (1796-1832). Tilskyndet af den industrielle revolution undersøgte den franske fysiker muligheden for at øge maskinernes effektivitet.
Analyse af Termiske maskiner, Carnot fandt ud af, at de var mere effektive, når der var varmeoverførsel fra den højere temperatur til den lavere temperatur. Dette sker altid i den rækkefølge, når alt kommer til alt er overførsel af termisk energi en irreversibel proces.
Dette betyder, at arbejde afhænger af overførsel af termisk energi, idet man husker, at det ikke er muligt at omdanne al varme til arbejde.
Det var baseret på Carnots ideer, at Clausius og Kelvin baserede deres studier på termodynamik.
Den anden lov om termodynamik er relateret til begrebet entropi. det fuldender Første lov om termodynamik, som er baseret på princippet om energibesparelse.
Carnot cyklus
For at energien ikke altid stiger (lad os forestille os i tilfælde af en maskine), er det nødvendigt, at den på et bestemt tidspunkt vender tilbage til sin oprindelige tilstand og genstarter processen. Processen er således cyklisk.
Mens den ene del arbejder ved højere temperaturer, fungerer den anden del ved lavere temperaturer. Dette er muligt i henhold til den anden lov om termodynamik.
Cyklussen i urets retning absorberer varme. Dette er tilfældet med motorer. Cyklussen i retning mod uret mister varme. Dette er tilfældet med køleskabe.
For at lære mere om Carnot cyklus.
Læs også Termodynamik og Fysikformler.
Løst øvelser
1. (UFAL-AL) Analyser følgende forslag:
() Termisk maskine er et system, der udfører cyklisk transformation: efter at have gennemgået en række transformationer vender den tilbage til sin oprindelige tilstand.
() Det er umuligt at bygge en varmemotor, der fuldstændigt omdanner varme til arbejde.
() Varme er en form for energi, der spontant overføres fra kroppen med højere temperatur til den lavere temperatur.
() Det er umuligt at bygge en termisk maskine, der har en højere effektivitet end Carnot-maskinen, der fungerer mellem de samme temperaturer.
() Når en gas modtager 400 J varme og udfører 250 J-arbejde, øges dens interne energi med 150 J.
Alle forslag er sande.
2. (CEFET-PR) Det 2. princip for termodynamik kan siges som følger: ”Det er umuligt at bygge en maskine termisk drift i cyklusser, hvis eneste virkning er at fjerne varme fra en kilde og konvertere den fuldt ud til arbejde."
I forlængelse heraf fører dette princip os til at konkludere, at:
a) det er altid muligt at bygge termiske maskiner, hvis effektivitet er 100%
b) enhver termisk maskine har kun brug for en varm kilde;
c) varme og arbejde er ikke homogene mængder
d) enhver varmemotor tager varme fra en varm kilde og afviser en del af denne varme til en kold kilde;
e) kun med en kold kilde, altid holdt ved 0 ° C, ville det være muligt for en bestemt varmemotor at omdanne varme helt til arbejde.
Alternativ d: enhver varmemotor tager varme fra en varm kilde og afviser noget af den varme til en kold kilde;
3. (ENEM-MEC) Køling og frysning af mad er ansvarlig for en væsentlig del af det elektriske energiforbrug i en typisk bolig.
For at reducere de termiske tab i et køleskab kan der tages nogle operationelle forholdsregler:
JEG. Fordel maden i hylderne, så der er tomme rum imellem, så kold luft kan cirkulere nedad og varm luft opad.
II. Opbevar fryserens vægge med et meget tykt islag, så stigningen i ismasse øger varmevekslingen i fryseren
III. Rengør regelmæssigt radiatoren ("gitter" bagpå), så fedt og støv, der er afsat på den, ikke reducerer varmeoverførslen til miljøet.
For et traditionelt køleskab er det korrekt at kun angive,
a) operation I
b) operation II.
c) operation I og II.
d) operation I og III.
e) operation II og III.
Alternativ d: operation I og III.
Se også: Øvelser på termodynamik
