A termodinamika második törvénye a hőenergia átadásával foglalkozik. Ez azt jelenti, hogy olyan hőcseréket jelez, amelyek hajlamosak kiegyenlíteni a különböző hőmérsékleteket (hőegyensúly), ami spontán módon történik.
Alapelvei a következők:
- A hő spontán módon kerül át a magasabb hőmérsékletű testből az alacsonyabb hőmérsékletű testbe.
- Minden folyamatnak van vesztesége, mert a hozama mindig 100% alatt van.
Ezt a következő képlet fejezi ki:
Hol,
η: Hozam
QA: fűtéssel szolgáltatott hő
QB: átalakítatlan hő munkává
Ezt a törvényt Sadi Carnot (1796-1832) tanulmányai alapján hozták létre. Az ipari forradalom ösztönzésére a francia fizikus tanulmányozta a gépek hatékonyságának növelésének lehetőségét.
A. Elemzése Termikus gépek, Carnot megállapította, hogy hatékonyabbak, ha hőátadás történik a magasabb hőmérsékletről az alacsonyabb hőmérsékletre. Ez mindig ebben a sorrendben történik, miután a hőenergia átadása visszafordíthatatlan folyamat.
Ez azt jelenti, hogy a munka a hőenergia átadásától függ, emlékeztetve arra, hogy nem lehet az összes hőt munkává átalakítani.
Carnot elképzelésein alapult, hogy Clausius és Kelvin a termodinamikára alapozták tanulmányaikat.
A termodinamika második törvénye a entrópia. befejezi a A termodinamika első törvénye, amely az energiatakarékosság elvén alapszik.
Carnot ciklus
Annak érdekében, hogy az energia ne mindig növekedjen (képzeljük el egy gép esetében), szükséges, hogy egy bizonyos pillanatban visszatérjen a kiindulási állapotba és újraindítsa a folyamatot. A folyamat tehát ciklikus.
Míg az egyik rész magasabb hőmérsékleten működik, a másik rész alacsonyabb hőmérsékleten működik. Ez a termodinamika második törvénye szerint lehetséges.
A ciklus az óramutató járásával megegyező irányban elnyeli a hőt. Ez a helyzet a motorokkal. A ciklus az óramutató járásával ellentétes irányban elveszíti a hőt. Ez a helyzet a hűtőszekrényekkel.
További információkért Carnot-ciklus.
Olvasd el te is Termodinamika és Fizika képletek.
Megoldott gyakorlatok
1. (UFAL-AL) Elemezze a következő javaslatokat:
() A hőgép egy olyan rendszer, amely ciklikus transzformációt hajt végre: egy sor átalakításon átesve visszatér eredeti állapotába.
() Lehetetlen olyan hőmotort építeni, amely a hőt teljesen munkává alakítja.
() A hő egy olyan energiaforma, amely spontán módon száll át a magasabb hőmérsékletű testből az alacsonyabb hőmérsékletű testbe.
() Lehetetlen olyan hőgépet építeni, amely nagyobb hatásfokkal rendelkezik, mint a Carnot Machine, és ugyanazon hőmérsékletek között működik.
() Amikor egy gáz 400 J hőt kap és 250 J munkát végez, belső energiája 150 J-val nő.
Minden állítás igaz.
2. (CEFET-PR) A termodinamika 2. alapelve a következőképpen fogalmazható meg: „Lehetetlen gépet építeni termikus üzem ciklusokban, amelynek egyetlen hatása az, hogy eltávolítja a forrást a hőből és teljes mértékben átalakítja munka."
Ez az elv tágabb értelemben arra enged következtetni, hogy:
a) mindig lehetséges olyan hőgépek gyártása, amelyek hatékonysága 100%;
b) bármely hőgépnek csak forrásra van szüksége;
c) a hő és a munka nem homogén mennyiség;
d) bármely hőmotor forró forrásból veszi a hőt, és a hő egy részét hideg forrásba juttatja;
e) csak egy mindig 0 ° C-on tartott hideg forrással lehetséges, hogy egy bizonyos hőmotor a hőt teljes egészében munkává alakítsa.
D alternatíva: bármely hőmotor forró forrásból veszi a hőt, és a hő egy részét hideg forrásba visszautasítja;
3. (ENEM-MEC) Az élelmiszerek hűtése és fagyasztása felelős az elektromos energiafogyasztás jelentős részéért egy tipikus lakóhelyen.
A hűtőszekrény hőveszteségének csökkentése érdekében néhány működési óvintézkedést meg lehet tenni:
ÉN. Az ételeket ossza szét a polcokon, üres helyeket hagyva közöttük, hogy a hideg levegő lefelé, a meleg pedig felfelé áramolhasson.
II. Tartsa a fagyasztó falát nagyon vastag jégréteggel, hogy a jégtömeg növekedése növelje a fagyasztó hőcseréjét
III. Rendszeresen tisztítsa meg a radiátort (hátul „rács”), hogy a rajta lerakódott zsír és por ne csökkentse a környezetbe történő hőátadást.
Egy hagyományos hűtőszekrény esetében helyes csak a
a) I. művelet
b) művelet II.
c) az I. és a II.
d) az I. és a III.
e) II. és III. művelet.
D alternatíva: I. és III. Művelet.
Lásd még: Gyakorlatok a termodinamikáról
