Entalpie, Entropie, en die Tweede Wet van Termodinamika

Die doel is om 'n basiese begrip van die volgende konsepte te ontwikkel:

• Interne Energie en Eerste Wet van Termodinamika

• Die sikliese en willekeurige proses van 'n stelsel

• Omkeerbaarheid en Onomkeerbaarheid

• Entropie en Entalpie

• Tweede Wet van Termodinamika

Interne Energie en Eerste Wet van Termodinamika

Wanneer die energie van 'n molekül binne 'n stelsel met die eienskap van die stelsel verbind is, word dit as Interne Energie (u) aangedui.
Energie kan nie geskep of vernietig word nie, en op grond van hierdie beginsel verander die interne energie (u) van die stelsel wanneer energie die grens van die stelsel oorskry.
Dus kan die eerste wet van termodinamika soos onderstaande uitgedruk word wanneer hitte/werk met die stelsel interakteer.

In die bo-vereenvoudigde vergelyking is u die interne energie per eenheid massa, en q en w is onderskeidelik hitte en werk per eenheid massa. Die tekenskonvensie wat in die bo-vereenvoudigde vergelyking aangeneem is:
dq > 0 (as positief beskou) ⇒ Hitte-oordrag na die stelsel
dq < 0 (as negatief beskou) ⇒ Hitte-oordrag van die stelsel dw > 0 (as positief beskou) ⇒ Werk deur die stelsel gedoen
dw < 0 (as negatief beskou) ⇒ Werk aan die stelsel gedoen

Sikliese en Willekeurige Proses van 'n Stelsel

Een van die belangrike vorms van die Eerste Wet van Termodinamika word verkry wanneer

Ons integreer die bo-vereenvoudigde vergelyking vir 'n sikliese proses.

'n Stelsel word as siklies beskou wanneer dit, na lukraak veranderinge as gevolg van hitte/werk, terugkeer na sy oorspronklike toestand.

Punte om te oorweeg is:

1. Integrering van enige toestandeienskap-differensiaal is die verskil van sy limiete.

2. Die finale toestand is dieselfde as die oorspronklike toestand en daar is geen verandering in die interne energie van die stelsel nie.

Dus wanneer

Die begin- en eindtoestand van die interne energie in die bo-vereenvoudigde vergelyking word voorgestel deur i en f. Deur die bo-vereenvoudigde in vergelyking (1) in te stel, dan,

Vergelyking (2) is die voorstelling van die integrale van al die werk deur die stelsel gedoen of die netto werk deur die stelsel gedoen is gelyk aan die integrale van al die hitte-oordrag na die stelsel. Ingenieurswese termodinamika verken verder die konsepte van stelsels en prosesse.

Willekeurige Proses van 'n Stelsel

Dit is die uitkoms van die Eerste Wet van Termodinamika en is verwant aan vergelyking (1) indien 'n stelsel 'n willekeurige proses betrek.

In hierdie vergelyking is q en w onderskeidelik die netto hitte-oordrag en netto werk vir die proses, terwyl uf en ui die finale en beginwaardes van die interne energie (u) is. In 'n starre en geïsoleerde adiabatiese stelsel (w = 0, q = 0), bly sy interne energie (u) onveranderd. Dan vanaf vergelyking (2) van 'n sikliese proses.

Omkeerbaarheid en Onomkeerbaarheid

'n Stelsel word beskou as ondergaan 'n proses wanneer sy begin-toestand verander na 'n eind-toestand. Eienskappe soos druk, volume, entalpie, temperatuur, entropie ens. verander tydens 'n termodinamiese proses. Die tweede wet van termodinamika kategoriseer die prosesse onder twee koppe

• Ideale of omkeerbare prosesse

• Natuurlike of onomkeerbare prosesse

Indien temperatuur (t) en druk (p) variasies oneindig klein is in 'n stelsel wat 'n proses ondergaan, kan die proses as naby evenwichtstoestande of benadering tot omkeerbaarheid beskou word.
Die proses word beskou as intern omkeerbaar indien die oorspronklike toestand in omgekeerde rigting herstel word.
Die proses word beskou as eksterne omkeerbaar indien die omgewing wat die verandering begelei ook in omgekeerde volgorde herstel kan word.
'n Omkeerbare proses is een wat beide intern en eksterne omkeerbaar is.
Om die sukses van werklike prosesse te meet, gebruik professionele omkeerbare prosesse as maatstaf vir vergelyking en om werklike en aktuele prosesse nader by omkeerbaarheid te bring deur verliese te verminder ten einde die effektiwiteit van die prosesse te verhoog.

Onomkeerbaarheid

Wanneer werklike prosesse die vereistes van omkeerbaarheid nie kan volhou nie, word die proses onomkeerbaar genoem.
In 'n onomkeerbare proses kan die begin-toestand van die stelsel en omgewing nie van die eind-toestand teruggebring word nie. Die entropie van die stelsel neem skerp toe in 'n onomkeerbare proses en die waarde kan nie van die eindwaarde teruggebring word na die beginwaarde nie.
Onomkeerbaarheid bestaan as gevolg van variasies in druk, samestelling, temperatuur, samestelling hoofsaaklik veroorsaak deur hitte-oordrag, wrywing in vaste en vloeistoffe, chemiese reaksie. Professionele is besig om hul pogings te laat val om die effekte van onomkeerbaarheid in prosesse en meganisme te verminder.

Entropie en Entalpie

Soos interne energie, is Entropie en Entalpie termodinamiese eienskappe. Die entropie word voorgestel deur die simbool s en verandering in entropie Δs in kJ/kg-K. Entropie is 'n toestand van wanorde. Entropie is die onderwerp van die tweede Wet van Termodinamika wat entropieverandering in stelsel en omgewing met betrekking tot die heelal beskryf.
Entropie word gedefinieer as die verhouding van hitte-oordrag tot die absolute temperatuur in 'n stelsel vir 'n omkeerbare termodinamiese pad.

Waar, qrev dui hitte-oordrag langs 'n omkeerbare pad aan.
Entalpie (h) is 'n toestandeienskap en word gedefinieer as,

Waar, h is spesifieke entalpie, u is spesifieke interne energie, v is spesifieke volume, p is die druk.
Vanuit vergelyking (1)

Dus

Deur die eq (4) te differensieer en dit in die bo-vereenvoudigde vergelyking in te stel, dan

Beide van die bo-vereenvoudigde vergelykings is verwant aan veranderinge in entropie vir omkeerbare prosesse as gevolg van veranderinge in interne energie en volume in die eerste vergelyking en tot verandering in entalpie en druk in die laaste vergelyking.
Aangesien alle hoeveelhede in hierdie twee vergelykings toestandeienskappe is, is entropie ook 'n termodinamiese eienskap.

Tweede Wet van Termodinamika

Tweede Wet van Termodinamika is bekend vir die beskrywing van sy limiete op die heelal in terme van wat die heelal kan doen. 2nd Wet gaan meer oor die handeling van ineffisiënsies, verval en degenerasie.
Ons doen aktiwiteite in ons dagelike lewe wat natuurlik ineffisiente en onomkeerbare prosesse behels.
2nd Wet van Termodinamika kan meer gemaklik uitgedruk word met betrekking tot entropie:
Entropie gedefinieer as infinitesimale verandering in entropie van 'n stelsel (dS) is die verhouding van die gemeet hoeveelheid hitte wat ingegaan het in die geslote stelsel (dqrev) en die algemene temperatuur (T) op die punt waar die hitte-oordrag plaasgevind het.

Tweede Wet van Termodinamika stel dat "Verandering in entropie word beskou as nie-negatief".
OF
Die heelal se energie beweeg geleidelik na 'n toestand van wanorde

Verklaring: Respek die oorspronklike, goeie artikels is die deel, indien daar inbreuk word gedaan neem asb. kontak vir verwydering.