Toinen termodynamiikan laki käsittelee lämpöenergian siirtoa. Tämä tarkoittaa, että se osoittaa lämmönvaihtoa, jolla on taipumus tasata eri lämpötilat (terminen tasapaino), mikä tapahtuu spontaanisti.
Sen periaatteet ovat:
- Lämpö siirtyy spontaanisti korkeamman lämpötilan kehosta alemman lämpötilan kehoon.
- Jokaisella prosessilla on menetys, koska sen saanto on aina alle 100%.
Se ilmaistaan seuraavalla kaavalla:
Missä,
η: Tuotto
QTHE: lämmön tuottama lämpö
QB: muuntamaton lämpö työhön
Tämä laki perustettiin Sadi Carnotin (1796-1832) tutkimuksista. Teollisen vallankumouksen rohkaisemana ranskalainen fyysikko tutki mahdollisuutta lisätä koneiden tehokkuutta.
Analysoimalla Lämpökoneet, Carnot havaitsi, että ne olivat tehokkaampia, kun lämpö siirtyi korkeammasta lämpötilasta alempaan lämpötilaan. Tämä tapahtuu aina siinä järjestyksessä, kun kaikki lämpöenergian siirto on peruuttamaton prosessi.
Tämä tarkoittaa sitä, että työ riippuu lämpöenergian siirrosta, muistamalla, että kaikkea lämpöä ei ole mahdollista muuttaa työksi.
Se perustui Carnotin ajatuksiin, että Clausius ja Kelvin perustivat tutkimuksensa termodynamiikkaan.
Termodynamiikan toinen laki liittyy käsitteeseen haje. se täydentää Ensimmäinen termodynamiikan laki, joka perustuu energiansäästön periaatteeseen.
Carnot-sykli
Jotta energia ei aina kasva (kuvitellaanpa koneen tapauksessa), on välttämätöntä, että se palaa tietyn hetken alkutilaansa ja käynnistää prosessin uudelleen. Prosessi on siten syklinen.
Vaikka yksi osa toimii korkeammissa lämpötiloissa, toinen osa toimii alemmissa lämpötiloissa. Tämä on mahdollista termodynamiikan toisen lain mukaan.
Sykli imee lämpöä myötäpäivään. Tämä pätee moottoreihin. Sykli menettää lämpöä vastapäivään. Tämä pätee jääkaappeihin.
Jos haluat lisätietoja Carnot-sykli.
Lue myös Termodynamiikka ja Fysiikan kaavat.
Ratkaistut harjoitukset
1. (UFAL-AL) Analysoi seuraavat ehdotukset:
() Lämpökone on järjestelmä, joka suorittaa syklisen muunnoksen: Kun se on käynyt läpi useita muunnoksia, se palaa alkuperäiseen tilaansa.
() On mahdotonta rakentaa lämpömoottoria, joka muuntaa lämmön täysin työksi.
() Lämpö on energiamuoto, joka siirtyy spontaanisti korkeamman lämpötilan kehosta alemman lämpötilan kehoon.
() On mahdotonta rakentaa lämpökonetta, jolla on korkeampi hyötysuhde kuin Carnot-koneella ja joka toimii samojen lämpötilojen välillä.
() Kun kaasu saa 400 J lämpöä ja suorittaa 250 J työtä, sen sisäinen energia kasvaa 150 J: lla.
Kaikki ehdotukset ovat totta.
2. (CEFET-PR) Termodynamiikan toinen periaate voidaan sanoa seuraavasti: “Koneen rakentaminen on mahdotonta lämpökäyttö sykleinä, joiden ainoa vaikutus on poistaa lämpö lähteestä ja muuntaa se kokonaan työ."
Tämä periaate saa meidät päätelmään, että:
a) on aina mahdollista rakentaa lämpökoneita, joiden hyötysuhde on 100%;
b) mikä tahansa lämpökone tarvitsee vain kuuman lähteen;
c) lämpö ja työ eivät ole homogeenisia määriä;
d) mikä tahansa lämpökone ottaa lämmön kuumasta lähteestä ja hylkää osan lämmöstä kylmään lähteeseen;
e) vain kylmällä lähteellä, joka pidetään aina 0 ° C: ssa, tietyn lämpömoottorin olisi mahdollista muuttaa lämpö kokonaan työhön.
Vaihtoehto d: mikä tahansa lämpömoottori ottaa lämmön kuumasta lähteestä ja hylkää osan lämmöstä kylmään lähteeseen;
3. (ENEM-MEC) Elintarvikkeiden jäähdytys ja pakastaminen ovat merkittävä osa tyypillisen asunnon sähköenergian kulutuksesta.
Jääkaapin lämpöhäviöiden vähentämiseksi voidaan toteuttaa joitain varotoimia:
I. Jaa ruoka hyllyille jättäen tyhjiä tiloja niiden väliin, jotta kylmä ilma pääsee kiertämään alaspäin ja lämmin ilma ylöspäin.
II. Pidä pakastimen seinät erittäin paksulla jääkerroksella, jotta jäämassan kasvu lisää pakastimen lämmönvaihtoa
III. Puhdista jäähdytin (takana oleva ritilä) säännöllisin väliajoin, jotta siihen kertyvä rasva ja pöly eivät vähennä lämmönsiirtoa ympäristöön.
Perinteisen jääkaapin kohdalla on oikein ilmoittaa vain
a) toiminta I
b) operaatio II.
c) toimet I ja II.
d) toimet I ja III.
e) toimet II ja III.
Vaihtoehto d: operaatiot I ja III.
Katso myös: Harjoituksia termodynamiikasta
