Druhý zákon termodynamiky sa zaoberá prenosom tepelnej energie. To znamená, že to naznačuje tepelné výmeny, ktoré majú tendenciu vyrovnávať rôzne teploty (tepelná rovnováha), ku ktorým dochádza spontánne.
Jeho princípy sú:
- Teplo sa prenáša spontánne z tela s vyššou teplotou na telo s nižšou teplotou.
- Každý proces má stratu, pretože jeho výťažok je vždy pod 100%.
Vyjadruje sa týmto vzorcom:
Kde,
η: Výnos
QTHE: teplo dodávané vykurovaním
QB: netransformované teplo do práce
Tento zákon bol založený na štúdiách Sadiho Carnota (1796-1832). Francúzsky fyzik povzbudený priemyselnou revolúciou študoval možnosť zvýšenia účinnosti strojov.
Analyzuje sa Tepelné stroje, Carnot zistil, že boli efektívnejšie, keď došlo k prenosu tepla z vyššej teploty na nižšiu teplotu. To sa deje vždy v tomto poradí, koniec koncov je prenos tepelnej energie nezvratný proces.
To znamená, že práca závisí od prenosu tepelnej energie, pričom treba pamätať na to, že nie je možné premeniť všetko teplo na prácu.
Na základe Carnotových myšlienok založili Clausius a Kelvin svoje štúdie na termodynamike.
Druhý zákon termodynamiky súvisí s konceptom entropia. dopĺňa to Prvý zákon termodynamiky, ktorý je založený na princípe úspory energie.
Carnotov cyklus
Aby sa energia nie vždy zvyšovala (predstavme si to v prípade stroja), je potrebné, aby sa v určitom okamihu vrátila do pôvodného stavu a reštartovala proces. Proces je teda cyklický.
Zatiaľ čo jedna časť pracuje pri vyšších teplotách, druhá časť pracuje pri nižších teplotách. To je možné podľa druhého termodynamického zákona.
Cyklus v smere hodinových ručičiek absorbuje teplo. To je prípad motorov. Cyklus v protismere hodinových ručičiek stráca teplo. To je prípad chladničiek.
Ak sa chcete dozvedieť viac o Carnotov cyklus.
Čítajte tiež Termodynamika a Fyzikálne vzorce.
Vyriešené cvičenia
1. (UFAL-AL) Analyzujte nasledujúce tvrdenia:
() Termálny stroj je systém, ktorý vykonáva cyklickú transformáciu: po sérii transformácií sa vráti do pôvodného stavu.
() Je nemožné zostaviť tepelný motor, ktorý úplne premieňa teplo na prácu.
() Teplo je forma energie, ktorá sa spontánne prenáša z tela s vyššou teplotou na telo s nižšou teplotou.
() Je nemožné zostaviť tepelný stroj, ktorý má vyššiu účinnosť ako Carnotov stroj, pracujúci pri rovnakých teplotách.
() Keď plyn prijme 400 J tepla a vykoná prácu 250 J, jeho vnútorná energia sa zvýši o 150 J.
Všetky propozície sú pravdivé.
2. (CEFET-PR) Druhý princíp termodynamiky možno konštatovať takto: „Nie je možné zostrojiť stroj tepelná prevádzka v cykloch, ktorej jediným účinkom je odobratie tepla zo zdroja a jeho úplná premena na práca."
Táto zásada nás teda vedie k záveru, že:
a) vždy je možné postaviť tepelné stroje, ktorých účinnosť je 100%;
b) akýkoľvek tepelný stroj potrebuje iba horúci zdroj;
c) teplo a práca nie sú homogénne množstvá;
d) akýkoľvek tepelný motor odoberá teplo z horúceho zdroja a odvádza časť tohto tepla do studeného zdroja;
e) iba so studeným zdrojom, ktorý sa vždy udržuje na 0 ° C, je možné, že určitý tepelný motor úplne zmení teplo na prácu.
Alternatíva d: akýkoľvek tepelný motor odoberá teplo z horúceho zdroja a odmieta časť tohto tepla do studeného zdroja;
3. (ENEM-MEC) Chladenie a mrazenie potravín je zodpovedné za významnú časť spotreby elektrickej energie v typickom sídle.
Na zníženie tepelných strát chladničky je možné prijať niektoré prevádzkové opatrenia:
I. Potraviny rozložte na police a nechajte medzi nimi prázdne miesta, aby studený vzduch mohol cirkulovať nadol a teplý hore.
II. Steny mrazničky udržiavajte s veľmi hrubou vrstvou ľadu, aby sa pri zvýšení hmotnosti ľadu zvýšila výmena tepla v mrazničke
III. Radiátor pravidelne čistite („mriežka“ vzadu), aby mastnota a prach na ňom usadené neznižovali prestup tepla do okolia.
Pre tradičnú chladničku je správne uvádzať iba
a) prevádzka I
b) prevádzka II.
c) operácie I a II.
d) operácie I a III.
e) operácie II a III.
Alternatíva d: operácie I a III.
Pozri tiež: Cvičenie z termodynamiky
