Entalpia entroopia ja teermomehaanika teine seadus

Eesmärk on arendada järgmiste mõistete põhiline arusaam:

• Sisesekundarne energia ja esimene termomehaanika seadus

• Süsteemi tsükline ja suvaline protsess

• Pöördavus ja mitteteadlikkus

• Entroopia ja entalopia

• Teine termomehaanika seadus

Sisesekundarne energia ja esimene termomehaanika seadus

Kui süsteemi molekuuli energiat seostatakse süsteemi omadusega, siis seda nimetatakse sisesekundarneks energia (u).
Energia ei saa luua ega hävitada ning selle põhimõttel muutub süsteemi sisesekundarne energia (u), kui energia läbib süsteemi piiri.
Nii võib esimest termomehaanika seadust väljendada järgmiselt, kui soojus/töö suhtleb süsteemiga.

Ülaltoodud võrrandis on u sisesekundarne energia ühiku massi kohta ja q ja w vastavalt soojus ja töö ühiku massi kohta. Ülaltoodud võrrandis kasutatud märgikonvendioon on:
dq > 0 (tõlgendatakse positiivisena) ⇒ Soojuse edastamine süsteemile
dq < 0 (tõlgendatakse negatiivisena) ⇒ Soojuse edastamine süsteemist dw > 0 (tõlgendatakse positiivisena) ⇒ Töö, mida süsteem teeb
dw < 0 (tõlgendatakse negatiivisena) ⇒ Töö, mida teostatakse süsteemile

Süsteemi tsükline ja suvaline protsess

Üks esimese termomehaanika seaduse tähtsamaid kuju saadakse, kui

Integreerime ülaltoodud võrrandi tsüklinud protsessi jaoks.

Süsteemit nimetatakse tsükliliseks protsessiks, kui see tagastub oma algsele olekule, pärast juhuslike muutuste toimumist soojuse/töö tõttu.

Mõtlemise punktid on:

1. Igast olekuproperti diferentsiaali integreerimine on selle piiride erinevus.

2. Lõplik olek on sama, mis algne olek, ja süsteemi sisesekundarne energia ei muutu.

Nii et kui

Ülaltoodud võrrandis on i ja f sisesekundarne energia algne ja lõplik olek. Asendades ülaltoodud võrrand (1) saame,

Võrrand (2) on kõigi süsteemi poolt tehtud tööde integraali või netotööde esitus, mis on võrdne kõigi süsteemi sisse jäänud soojuse edastuse integraaliga. Inseneriteaduslik termomehaanika uurib süsteemide ja protsesside mõisteid.

Süsteemi suvaline protsess

See on esimese termomehaanika seaduse tulemus ja seostub võrrandiga (1), kui süsteem sisaldab suvalist protsessi.

Selles võrrandis on q ja w vastavalt protsessi netosoojus ja netotöö, samas kui uf ja ui on sisesekundarne energia (u) lõplikud ja algväärtused. Kui risti ja isoleeritud adiabaatsesse süsteemi (w = 0, q = 0), siis selle sisesekundarne energia (u) jääb muutumatuks. Siis võrrandist (2) tsüklilise protsessi jaoks.

Pöördavus ja mitteteadlikkus

Süsteemit nimetatakse protsessi läbi viiva, kui tema algne olek muutub lõplikuks olekuks. Termomehaanilise protsessi käigus muutuvad omadused nagu rõhk, ruumala, entalopia, temperatuur, entroopia jne. Teine termomehaanika seadus jagab protsesse kaheks pealkirja all

• Ideaalne või pöördav protsess

• Looduslik või mitteteadlik protsess

Kui süsteemis, mis läbib protsessi, temperatuuri (t) ja rõhu (p) variatsioonid on lõpmased, siis protsessi saab nimetada lähedaseks tasakaaluolekuteks või pöördavuseks lähenedes.
Protsess on sisemiselt pöördav, kui algne olek taastatakse vastupidises suunas.
Protsess on väliselt pöördav, kui muutuse kaasneda võiv keskkond saab tagasi pöörduda.
Pöördav protsess on nii sisemiselt kui ka väliselt pöördav.
Et mõõta reaalsete protsesside edu, kasutavad professionaadid pöördava protsessi võrdlusmeetodina, et tuua reaalsed ja tegelikud protsessid lähemale pöördavusele, vähendades kahju, et suurendada protsesside efektiivsust.

Mitteteadlikkus

Kui tegelikud protsessid ei vasta pöördavuse nõuetele, siis neid nimetatakse mitteteadlikeks.
Mitteteadlikus protsessis ei saa süsteemi ja ümbritseva algset olekut tagasi viia lõplikust olekust. Süsteemi entroopia tõuseb tõsiselt mitteteadlikus protsessis ja väärtust ei saa tagasi viia lõplikust väärtusest algse väärtuseni.
Mitteteadlikkus püsib rõhu, koostisu, temperatuuri, koostisu muutuste tõttu, mille põhjustavad soojuse edastus, tahke ja vedela segamine, keemiline reaktsioon. Professioonilised inimesed pühenduvad pingutustele, et vähendada mitteteadlikkuse mõju protsessides ja mehanismides.

Entroopia ja entalopia

Entroopia ja entalopia on termomehaanilised omadused, nagu sisesekundarne energia. Entroopia tähistatakse sümboliga s ja entroopia muutus Δs kJ/kg-K. Entroopia on ebajärjestuse olek. Entroopia on teine termomehaanika seadus, mis kirjeldab entroopia muutusi süsteemis ja ümbritses universumi suhtes.
Entroopia defineeritakse kui soojuse edastuse suhete absoluutse temperatuuri süsteemis pöördavate termomehaaniliste teede jaoks.

Kus, qrev tähistab soojuse edastust pöördavate tee kaudu.
Enthalpy (h) on olekupropertis ja defineeritakse kui,

Kus, h on spetsiifiline entalopia, u on spetsiifiline sisesekundarne energia, v on spetsiifiline ruumala, p on rõhk.
Võrrandist (1)

Seega

Võrrandi (4) diferentseerimisel ja asendamisel ülaltoodud võrrandis, siis

Mõlemad ülaltoodud võrrandid seostuvad pöördavate protsesside entroopia muutustega sisesekundarne energia ja ruumala muutuse tõttu esimeses võrrandis ja entalopia ja rõhu muutuse tõttu teises võrrandis.
Kuna kõik kaks võrrandis olevad suurused on olekupropertisid, siis entroopia on ka termomehaaniline omadus.

Teine termomehaanika seadus

Teine termomehaanika seadus on tuntud selle poolt, et see kirjeldab universumi piire, mida universum saab teha. 2nd seadus on rohkem seotud ebapiiride, lagunemise ja degenereerimisega.
Meie igapäevates tegevustes on loomulikult ebapiirilisi ja mitteteadlikke protsesse.
2. termomehaanika seadust saab paremini väljendada entroopia suhtes:
Entroopia defineeritakse kui süsteemi (dS) entroopia lõpmatult väike muutus on suhe mõõdetud soojuse koguse (dqrev), mis on sisse jäänud suletud süsteemi, ja ühine temperatuur (T) punkt, kus soojuse edastus toimus.

Teine termomehaanika seadus ütleb, et "entroopia muutus peab olema mitte-negatiivne".
VAI
Universumi energia liigub aeglaselt ebajärjestuse oleku poole

Deklaratsioon: Austa originaali, hea artikkel on väärt jagamist, kui on tekitatud rõhku, siis palun kontaktige meiega selleks, et kustutada.