Другий закон термодинаміки стосується передачі теплової енергії. Це означає, що це вказує на теплообмін, який має тенденцію до вирівнювання різних температур (теплова рівновага), що відбувається спонтанно.
Його принципи:
- Тепло спонтанно передається від тіла з високою температурою до тіла з нижчою температурою.
- Кожен процес має збитки, оскільки його врожайність завжди нижче 100%.
Це виражається наступною формулою:
Де,
η: Урожайність
ПитанняTHE: тепло, що подається нагріванням
ПитанняB: нетрансформоване тепло в роботу
Цей закон був встановлений в дослідженнях Саді Карно (1796-1832). Заохочений промисловою революцією, французький фізик вивчав можливість підвищення ефективності машин.
Аналізуючи Теплові машини, Карно виявив, що вони були більш ефективними, коли відбувався перенос тепла від більш високої температури до нижчої температури. Це завжди відбувається в такому порядку, адже передача теплової енергії є незворотним процесом.
Це означає, що робота залежить від передачі теплової енергії, пам’ятаючи, що неможливо перетворити все тепло на роботу.
Це було засновано на ідеях Карно, що Клавзій і Кельвін базували свої дослідження на термодинаміці.
Другий закон термодинаміки пов'язаний з поняттям ентропія. він завершує Перший закон термодинаміки, який базується на принципі енергозбереження.
Цикл Карно
Щоб енергія не завжди зростала (уявімо собі у випадку машини), необхідно, щоб у певний момент вона повернулася до свого початкового стану та перезапустила процес. Таким чином, процес циклічний.
Хоча одна частина працює при більш високих температурах, інша частина працює при більш низьких температурах. Це можливо згідно з Другим законом термодинаміки.
Цикл за годинниковою стрілкою поглинає тепло. Це стосується двигунів. Цикл у напрямку проти годинникової стрілки втрачає тепло. Це стосується холодильників.
Щоб дізнатись більше про Цикл Карно.
Читайте теж Термодинаміка і Формули фізики.
Розв’язані вправи
1. (UFAL-AL) Проаналізуйте такі пропозиції:
() Теплова машина - це система, яка здійснює циклічне перетворення: після проходження ряду перетворень вона повертається у вихідний стан.
() Неможливо побудувати тепловий двигун, який повністю перетворює тепло в роботу.
() Тепло - це форма енергії, яка спонтанно переходить від тіла з більш високою температурою до нижчої температури.
() Неможливо побудувати теплову машину, яка має більш високий ККД, ніж машина Карно, яка працює при однакових температурах.
() Коли газ отримує 400 Дж тепла і виконує роботу 250 Дж, його внутрішня енергія збільшується на 150 Дж.
Усі твердження відповідають дійсності.
2. (CEFET-PR) Другий принцип термодинаміки можна сформулювати так: «Неможливо побудувати машину теплова робота в циклах, єдиний ефект якої полягає у відведенні тепла від джерела та повному перетворенні його в робота ".
Розширюючись, цей принцип наводить нас на висновок:
а) завжди можна побудувати теплові машини, ефективність яких становить 100%;
б) будь-яка теплова машина потребує лише гарячого джерела;
в) тепло і робота не є однорідними величинами;
г) будь-яка теплова машина приймає тепло від гарячого джерела і відкидає частину цього тепла до холодного джерела;
д) лише з джерелом холоду, завжди підтримуваним при 0 ° C, певна теплова машина могла б повністю перетворити тепло в роботу.
Альтернатива d: будь-яка теплова машина приймає тепло від гарячого джерела і відкидає частину цього тепла до холодного джерела;
3. (ENEM-MEC) Охолодження та заморожування продуктів відповідають за значну частину споживання електричної енергії в типових місцях проживання.
Щоб зменшити теплові втрати холодильника, можна вжити декількох заходів безпеки:
Я Розподіліть їжу на полицях, залишаючи порожні місця між ними, щоб холодне повітря могло циркулювати вниз, а тепле повітря вгору.
II. Тримайте стінки морозильної камери дуже товстим шаром льоду, щоб збільшення крижаної маси збільшувало теплообмін у морозильній камері
III. Періодично чистіть радіатор (“решітку” ззаду), щоб жир і пил, що осідають на ньому, не зменшували тепловіддачу в навколишнє середовище.
Для традиційного холодильника правильно вказувати лише,
а) операція I
б) операція II.
в) операції I та II.
г) операції I та III.
д) операції II та III.
Альтернатива d: операції I та III.
Дивіться теж: Вправи з термодинаміки
