Entalpiya Entropiya At Ang Ikalawang Batas ng Termodinamika

Ang layunin ay mabuo ang pangunahing pag-unawa sa mga sumusunod na konsepto:

• Pananatili ng Enerhiya at Unang Batas ng Termodinamika

• Ang sikliko at walang tiyak na proseso ng isang sistema

• Pagbabaligtad at Hindi Pagbabaligtad

• Entropiya at Entalpia

• Ika-Dalawang Batas ng Termodinamika

Pananatili ng Enerhiya at Unang Batas ng Termodinamika

Kapag ang enerhiya ng isang molekula sa loob ng isang sistema ay nauugnay sa katangian ng sistema, ito ay tinatawag na Pananatili ng Enerhiya (u).
Ang enerhiya ay hindi maaaring lumikha o masira at batay sa prinsipyo na ito, ang pananatili ng enerhiya (u) ng sistema ay nagbabago kapag ang enerhiya ay lumilipad sa hangganan ng sistema.
Kaya ang unang batas ng termodinamika ay maaaring ipahayag bilang nasa ibaba kapag ang init/gawain ay may interaksiyon sa sistema.

Sa itaas na ekwasyon, ang u ay ang pananatili ng enerhiya per-unit-mass at q at w ay init at gawain per unit mass naman. Ang konbensyon ng senyas na inaadopt sa itaas na ekwasyon ay:
dq > 0 (itinuturing na positibo) ⇒ Pagsasalin ng init papunta sa sistema
dq < 0 (itinuturing na negatibo) ⇒ Pagsasalin ng init mula sa sistema dw > 0 (itinuturing na positibo) ⇒ Gawain na ginawa ng sistema
dw < 0 (itinuturing na negatibo) ⇒ Gawain na ginawa sa sistema

Sikliko at Walang Tiyak na Proseso ng isang Sistema

Isa sa mga mahalagang anyo ng Unang Batas ng Termodinamika ay natatamo kapag

Integre natin ang itaas na ekwasyon para sa isang siklikong proseso.

Ang isang sistema ay sinasabing nasa siklikong proseso kapag pagkatapos magkaroon ng random na pagbabago dahil sa init/gawain, bumabalik ito sa orihinal na estado nito.

Mga bagay na dapat tandaan:

1. Ang integrasyon ng anumang diperensyal na katangian ng estado ay ang pagkakaiba ng mga limitasyon nito.

2. Ang huling estado ay pareho sa orihinal na estado at walang pagbabago sa pananatili ng enerhiya ng sistema.

Kaya kapag

Ang orihinal at huling estado ng pananatili ng enerhiya sa itaas na ekwasyon ay kinakatawan ng i at f. Pagsubok sa itaas sa ekwasyon (1) kaya,

Ang ekwasyon (2) ay ang pagpapakita ng integral ng lahat ng gawain na ginawa ng sistema o netong gawain na ginawa ng sistema ay katumbas ng integral ng lahat ng pagsasalin ng init papunta sa sistema. Engineering thermodynamics ay patuloy na binubuo ang mga konsepto ng mga sistema at proseso.

Walang Tiyak na Proseso ng isang Sistema

Ito ang resulta ng Unang Batas ng Termodinamika at kaugnay ng ekwasyon (1) kung ang isang sistema ay may walang tiyak na proseso.

Sa ekwasyong ito, ang q at w ay ang netong init na naitransfer at netong gawain para sa proseso naman, habang ang uf at ui ay ang huling at unang halaga ng pananatili ng enerhiya (u). Sa isang matigas at isolated adiabatic na sistema (w = 0, q = 0), ang pananatili ng enerhiya (u) nito ay nananatiling hindi nagbabago. Kaya mula sa ekwasyon (2) ng isang siklikong proseso.

Pagbabaligtad at Hindi Pagbabaligtad

Sinabi na ang isang sistema ay nasa isang proseso kung ang orihinal na estado nito ay nagbabago sa huling estado. Ang mga katangian tulad ng presyon, volume, entalpia, temperatura, entropiya, atbp. ay nagbabago sa panahon ng isang termodinamikong proseso. Ang Ika-Dalawang Batas ng Termodinamika ay naglalagay ng mga proseso sa dalawang grupo

• Ideal o reversible na proseso

• Natural o irreversible na proseso

Kung ang pagbabago ng temperatura (t) at presyon (p) ay infinitesimal sa isang sistema, na nasa isang proseso, ang proseso ay maaaring ituring na malapit sa estado ng pantay-pantay o lumalapit sa pagbabaligtad.
Ang proseso ay sinasabing reversible-internally kung ang orihinal na estado ay maaaring ibalik sa kabaligtaran ng direksyon.
Ang proseso ay sinasabing externally-reversible kung ang kapaligiran na kasama sa pagbabago ay maaari ring ibalik sa kabaligtaran ng pag-uugnayan.
Ang reversible-proseso ay isang proseso na reversible nang parehong internally at externally.
Upang sukatin ang tagumpay ng mga totoong proseso, ang mga propesyonal ay gumagamit ng reversible na proseso bilang pamantayan para sa paghahambing at pagdala ng mga totoong at aktwal na proseso mas malapit sa pagbabaligtad sa pamamagitan ng pagbaba ng mga pagkawala upang mapataas ang epektyividad ng mga proseso.

Hindi Pagbabaligtad

Kapag ang aktwal na proseso ay hindi nasasapat sa mga pangangailangan ng pagbabaligtad, ang proseso ay tinatawag na irreversible.
Sa irreversible na proseso, ang orihinal na estado ng sistema at paligid ay hindi maaaring ibalik sa orihinal na estado mula sa huling estado. Ang entropiya ng sistema ay taas na taas sa irreversible na proseso at ang halaga ay hindi maaaring ibalik sa orihinal na halaga mula sa huling halaga.
Ang irreversibility ay umiiral dahil sa pagbabago ng presyon, komposisyon, temperatura, komposisyon na pangunahing dulot ng pagsasalin ng init, pagkakaiba-iba sa solid at likido, reaksyon ng kemikal. Ang mga propesyonal ay abala sa pagbibigay ng kanilang pagsisikap upang bawasan ang mga epekto ng irreversibility sa mga proseso at mekanismo.

Entropiya at Entalpia

Tulad ng pananatili ng enerhiya, ang Entropiya at Entalpia ay mga katangian ng termodinamika. Ang entropiya ay kinakatawan ng simbolo s at pagbabago ng entropiya Δs sa kJ/kg-K. Ang entropiya ay isang estado ng kawalan ng pagkakasunud-sunod. Ang entropiya ay ang paksa ng Ika-Dalawang Batas ng Termodinamika na naglalarawan ng pagbabago ng entropiya sa sistema at paligid sa kinalaman sa Universe.
Ang entropiya ay inilalarawan bilang ratio ng pagsasalin ng init sa absolute temperature sa isang sistema para sa reversible na landas ng termodinamika.

Kung saan, ang qrev ay tumutukoy sa pagsasalin ng init sa isang reversible na landas.
Ang Enthalpy (h) ay isang katangian ng estado at ito ay inilalarawan bilang,

Kung saan, ang h ay specific Enthalpy, u ay specific internal energy, v ay specific volume, p ay ang presyon.
Mula sa ekwasyon (1)

Kaya

Sa pamamagitan ng pag-differentiate ng eq (4) at pag-substitute nito sa itaas na ekwasyon, kaya

Ang parehong itong dalawang ekwasyon ay kaugnay sa mga pagbabago ng entropiya para sa reversible na mga proseso dahil sa mga pagbabago sa pananatili ng enerhiya at volume sa una at sa pagbabago ng entalpia at presyon sa huli na ekwasyon.
Dahil ang lahat ng bilang sa dalawang itong ekwasyon ay mga katangian ng estado, kaya ang entropiya ay isa ring katangian ng termodinamika.

Ika-Dalawang Batas ng Termodinamika

Ika-Dalawang Batas ng Termodinamika ay kilala sa paglalarawan ng mga limitasyon nito sa universe sa kinalaman sa kung ano ang maaari gawin ng universe. Ang 2nd Law ay higit na tungkol sa pagde-daloy, pagkasira at pagkawala.
Ginagawa natin ang mga aktibidad sa aming araw-araw na buhay na may naturang inefficient at irreversible na mga proseso.
Ang 2nd law of thermodynamics ay maaaring mas convenient na ipahayag sa kinalaman sa entropy:
Ang entropy ay inilalarawan bilang infinitesimal-change sa entropy ng isang sistema (dS) ay ratio ng sukat na bilang ng init na pumasok sa saradong sistema (dqrev) at ang karaniwang temperatura (T) sa punto kung saan naganap ang pagsasalin ng init.

Ang Ika-Dalawang Batas ng Termodinamika ay nagsasaad na “Ang pagbabago ng entropy ay itinuturing na non negative”.
O
Ang enerhiya ng universe ay paulit-ulit na lumilipat patungo sa estado ng kawalan ng pagkakasunud-sunod

Pahayag: Respetuhin ang orihinal, mahalagang artikulo na n