熱力学の第二法則

熱力学の第二法則は、熱エネルギーの伝達を扱います。 これは、自発的に発生するさまざまな温度(熱平衡)を均等化する傾向がある熱交換を示していることを意味します。

その原則は次のとおりです。

  • 熱は高温の物体から低温の物体に自発的に伝達されます。
  • 歩留まりは常に100%未満であるため、すべてのプロセスに損失があります。

次の式で表されます。

熱力学の第二法則に従って歩留まりを計算するための式

どこ、

η: 産出
QTHE:加熱により供給される熱
QB:変換されていない熱を仕事に

この法律は、サディ・カルノー(1796-1832)の研究から確立されました。 フランスの物理学者は、産業革命に後押しされて、機械の効率を高める可能性を研究しました。

分析する 熱機械、カルノーは、高温から低温への熱伝達がある場合に、それらがより効率的であることを発見しました。 熱エネルギーの伝達は不可逆的なプロセスであるため、これは常にこの順序で発生します。

これは、すべての熱を仕事に変換することは不可能であることを思い出して、仕事は熱エネルギーの伝達に依存していることを意味します。

クラウジウスとケルビンが熱力学の研究に基づいたのは、カルノーの考えに基づいていました。

熱力学の第二法則は、 エントロピ. それは完了します 熱力学の第一法則、省エネの原則に基づいています。

カルノーサイクル

エネルギーが常に増加するとは限らないため(機械の場合を想像してみてください)、ある瞬間に初期状態に戻ってプロセスを再開する必要があります。 したがって、プロセスは循環的です。

一方の部分はより高い温度で動作しますが、もう一方の部分はより低い温度で動作します。 これは、熱力学の第二法則に従って可能です。

時計回りのサイクルは、熱を吸収します。 これはエンジンの場合です。 サイクルは、反時計回りの方向で、熱を失います。 これは冷蔵庫の場合です。

詳細については カルノーサイクル。

あまりにも読む 熱力学 そして 物理式.

解決された演習

1. (UFAL-AL)次の提案を分析します。

()サーマルマシンは、周期的な変換を実行するシステムです。一連の変換を経た後、初期状態に戻ります。

()熱を完全に仕事に変換する熱機関を作ることは不可能です。

()熱は、高温の物体から低温の物体に自発的に移動するエネルギーの形態です。

()同じ温度で動作するカルノーマシンよりも効率の高いサーマルマシンを構築することは不可能です。

()ガスが400 Jの熱を受け取り、250 Jの仕事を行うと、その内部エネルギーは150J増加します。

すべての命題は真実です。

2. (CEFET-PR)熱力学の第二法則は次のように述べることができます。 サイクルでの熱操作。その唯一の効果は、熱源から熱を取り除き、それを完全に変換することです。 作業。"

ひいては、この原則により、次のように結論付けることができます。

a)効率が100%のサーマルマシンを構築することは常に可能です。

b)どのサーマルマシンも熱源のみを必要とします。

c)熱と仕事は均一な量ではありません。

d)熱機関は、高温の熱源から熱を受け取り、その熱の一部を低温の熱源に排出します。

e)常に0°Cに保たれた冷熱源がある場合にのみ、特定の熱機関が熱を完全に仕事に変換することが可能です。

代替案d:熱機関は、高温の熱源から熱を受け取り、その熱の一部を低温の熱源に排出します。

3. (ENEM-MEC)食品の冷蔵と冷凍は、一般的な住宅の電気エネルギー消費のかなりの部分を占めています。

冷蔵庫の熱損失を減らすために、いくつかの操作上の予防措置を講じることができます。

私。 冷たい空気が下向きに循環し、暖かい空気が上向きに循環できるように、棚の間に空のスペースを残して食品を棚に分配します。

II。 氷の質量が増えると冷凍庫の熱交換が増えるように、冷凍庫の壁を非常に厚い氷の層で保ちます

III。 ラジエーター(背面の「グリッド」)を定期的に清掃して、ラジエーターに付着したグリースやほこりが環境への熱伝達を低下させないようにします。

従来の冷蔵庫の場合、次のように表示するのが正しいです。

a)操作I
b)操作II。
c)操作IおよびII。
d)操作IおよびIII。
e)操作IIおよびIII。

代替案d:操作IおよびIII。

も参照してください: 熱力学に関する演習

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