กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนพลังงานความร้อน ซึ่งหมายความว่ามันบ่งบอกถึงการแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีแนวโน้มที่จะทำให้อุณหภูมิต่างกัน (สมดุลความร้อน) ซึ่งเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ

หลักการของมันคือ:

• ความร้อนจะถูกถ่ายเทโดยธรรมชาติจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงไปยังอุณหภูมิที่ต่ำกว่า
• ทุกกระบวนการมีการสูญเสียเพราะผลผลิตน้อยกว่า 100% เสมอ

มันแสดงโดยสูตรต่อไปนี้:

ที่ไหน

η: ผลผลิต
คิว_THE: ความร้อนจากความร้อน
คิว_บี: ความร้อนไม่แปรเปลี่ยนสู่การทำงาน

กฎหมายนี้ก่อตั้งขึ้นจากการศึกษาของ Sadi Carnot (1796-1832) นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสได้รับการสนับสนุนจากการปฏิวัติอุตสาหกรรม จึงได้ศึกษาความเป็นไปได้ในการเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องจักร

กำลังวิเคราะห์ เครื่องทำความร้อนคาร์โนต์พบว่ามีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อมีการถ่ายเทความร้อนจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นไปสู่อุณหภูมิที่ต่ำกว่า สิ่งนี้เกิดขึ้นตามลำดับเสมอ หลังจากที่การถ่ายโอนพลังงานความร้อนทั้งหมดเป็นกระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้

ซึ่งหมายความว่างานขึ้นอยู่กับการถ่ายเทพลังงานความร้อน โดยจำไว้ว่าไม่สามารถเปลี่ยนความร้อนทั้งหมดให้เป็นงานได้

มันขึ้นอยู่กับความคิดของ Carnot ที่ Clausius และ Kelvin ใช้การศึกษาของพวกเขาเกี่ยวกับอุณหพลศาสตร์

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์เกี่ยวข้องกับแนวคิดของ เอนโทรปี. มันเสร็จสิ้น กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ซึ่งยึดหลักการอนุรักษ์พลังงาน

วงจรการ์โนต์

เพื่อไม่ให้พลังงานเพิ่มขึ้นตลอดเวลา (ลองนึกภาพในกรณีของเครื่องจักร) จำเป็นที่ในบางจุดพลังงานจะกลับสู่สถานะเริ่มต้นและเริ่มกระบวนการใหม่ กระบวนการนี้เป็นวัฏจักร

ในขณะที่ส่วนหนึ่งทำงานที่อุณหภูมิสูงขึ้น อีกส่วนหนึ่งทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า เป็นไปได้ตามกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

วัฏจักรตามเข็มนาฬิกาจะดูดซับความร้อน นี่เป็นกรณีของเครื่องยนต์ วัฏจักรในทิศทางทวนเข็มนาฬิกาจะสูญเสียความร้อน นี่เป็นกรณีที่มีตู้เย็น

หากต้องการดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ วงจรการ์โนต์

อ่านด้วยนะ อุณหพลศาสตร์ และ สูตรฟิสิกส์.

แก้ไขแบบฝึกหัด

1. (UFAL-AL) วิเคราะห์ข้อเสนอต่อไปนี้:

( ) Thermal machine คือระบบที่ทำการแปลงแบบเป็นวัฏจักร: หลังจากผ่านการเปลี่ยนแปลงหลายชุดแล้ว เครื่องจะกลับสู่สถานะเริ่มต้น

( ) เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องทำความร้อนที่เปลี่ยนความร้อนให้กลายเป็นงานได้เต็มที่

( ) ความร้อนเป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งที่ถ่ายเทโดยธรรมชาติจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงขึ้นไปยังอุณหภูมิที่ต่ำกว่า

( ) เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องคาร์โนต์ โดยทำงานที่อุณหภูมิเท่ากัน

( ) เมื่อก๊าซได้รับความร้อน 400 จูล และทำงาน 250 จูล พลังงานภายในของก๊าซจะเพิ่มขึ้น 150 จูล

ดูคำตอบ

ข้อเสนอทั้งหมดเป็นความจริง

2. (CEFET-PR) หลักการข้อที่ 2 ของเทอร์โมไดนามิกส์สามารถระบุได้ดังนี้: “เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องจักร การทำงานเชิงความร้อนเป็นวัฏจักร ผลกระทบเพียงอย่างเดียวคือการกำจัดความร้อนออกจากแหล่งและแปลงเป็น งาน."

โดยการขยายหลักการนี้ทำให้เราสรุปได้ว่า:

ก) เป็นไปได้เสมอที่จะสร้างเครื่องระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ 100%;

b) เครื่องระบายความร้อนใด ๆ ต้องการแหล่งความร้อนเท่านั้น

c) ความร้อนและงานไม่ใช่ปริมาณที่เป็นเนื้อเดียวกัน

d) เครื่องยนต์ความร้อนใด ๆ นำความร้อนจากแหล่งร้อนและปฏิเสธส่วนหนึ่งของความร้อนนั้นไปยังแหล่งเย็น

จ) ด้วยแหล่งกำเนิดความเย็นเท่านั้น โดยเก็บไว้ที่ 0 °C เสมอ เป็นไปได้ที่เครื่องยนต์ความร้อนบางอย่างจะเปลี่ยนความร้อนให้กลายเป็นงานได้ทั้งหมด

ดูคำตอบ

ทางเลือก d: เครื่องยนต์ความร้อนใด ๆ นำความร้อนจากแหล่งร้อนและปฏิเสธความร้อนบางส่วนไปยังแหล่งเย็น

3. (ENEM-MEC) การแช่เย็นและแช่แข็งอาหารมีส่วนสำคัญของการใช้พลังงานไฟฟ้าในที่พักอาศัยทั่วไป

เพื่อลดการสูญเสียความร้อนของตู้เย็น ข้อควรระวังในการปฏิบัติงานบางประการสามารถนำมาใช้ได้:

ผม. แจกจ่ายอาหารบนชั้นวางโดยเว้นช่องว่างระหว่างชั้นวาง เพื่อให้อากาศเย็นไหลเวียนลงด้านล่างและให้อากาศอุ่นขึ้น

ครั้งที่สอง รักษาผนังของช่องแช่แข็งด้วยชั้นน้ำแข็งที่หนามาก เพื่อให้มวลน้ำแข็งที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มการแลกเปลี่ยนความร้อนในช่องแช่แข็ง

สาม. ทำความสะอาดหม้อน้ำ ("ตะแกรง" ที่ด้านหลัง) เป็นระยะ เพื่อไม่ให้ไขมันและฝุ่นที่เกาะอยู่บนหม้อน้ำไม่ลดการถ่ายเทความร้อนสู่สิ่งแวดล้อม

สำหรับตู้เย็นแบบเดิมๆ ให้ระบุเท่านั้นถูกต้อง

ก) การดำเนินการ I
b) การดำเนินการ II.
c) การดำเนินการ I และ II
d) การดำเนินการ I และ III
จ) การดำเนินงาน II และ III

ดูคำตอบ

ทางเลือก d: การดำเนินการ I และ III

ดูด้วย: แบบฝึกหัดเกี่ยวกับอุณหพลศาสตร์