אנטאלפיה אנטרופיה וחוק התרמודינמיקה השני
המטרה היא לפתח הבנה בסיסית של המושגים הבאים:
אנרגיה פנימית והחוק הראשון של התרמודינמיקה
תהליך מחזורי ותהליך שרירותי של מערכת
הפיכות ואי-הפיכות
אנטרופיה ואנטלפיה
החוק השני של התרמודינמיקה
אנרגיה פנימית והחוק הראשון של התרמודינמיקה
כאשר האנרגיה של מולקולה בתוך מערכת מתייחסת לתכונה של המערכת, היא נקראת אנרגיה פנימית (u).
אנרגיה לא יכולה להיווצר ולא יכולה להיעלם, ובהתאם לעקרון זה, האנרגיה הפנימית של המערכת משתנה כאשר אנרגיה חוצה את גבולות המערכת.
לכן ניתן לבטא את החוק הראשון של התרמודינמיקה כך כאשר חום/עבודה מתבצעים על המערכת.
במשוואה לעיל, u היא האנרגיה הפנימית לשנייה מסה, ו-q ו-w הם החום והעבודה לשנייה מסה בהתאמה. הסימון שננקט במשוואה לעיל הוא:
dq > 0 (נחשב כחיובי) ⇒ העברת חום לתוך המערכת
dq < 0 (נחשב כשלילי) ⇒ העברת חום מהמערכת dw > 0 (נחשב כחיובי) ⇒ עבודה שנעשתה על ידי המערכת
dw < 0 (נחשב כשלילי) ⇒ עבודה שנעשתה על המערכת
תהליך מחזורי ותהליך שרירותי של מערכת
אחת הצורות החשובות של החוק הראשון של התרמודינמיקה מתקבלת כאשר
אינטגרציה של המשוואה לעיל עבור תהליך מחזורי.
מערכת נחשבת בתהליך מחזורי, כאשר לאחר שינויים אקראיים כתוצאה מהעברת חום/עבודה, היא חוזרת למצב המקורי שלה.
נקודות חשובות הן:
אינטגרציה של כל דיפרנציאל של תכונה מצב היא ההפרש בין הגבולות שלו.
מצב הסיום הוא אותו הדבר כמו המצב המקורי ואין שינוי באנרגיה הפנימית של המערכת.
לכן כאשר
מצב התחלת וסופי של אנרגיה פנימית במשוואה לעיל מיוצגים על ידי i ו-f. החלפתם במשוואה (1), אז,
משוואה (2) היא ייצוג לאינטגרל של כל העבודה שנעשתה על ידי המערכת או העבודה הנטו שנעשתה על ידי המערכת שווה לאינטגרל של כל העברת החום לתוך המערכת. הנדסת תרמודינמיקה חוקרת lebih lanjut konsep sistem dan proses.
תהליך שרירותי של מערכת
זו היא תוצאה של החוק הראשון של התרמודינמיקה וקשורה למשוואה (1) אם מערכת כוללת תהליך שרירותי.
במשוואה זו, q ו-w הם העברת החום הנטו והעבודה הנטו לתהליך, בהתאמה, בעוד uf ו-ui הם הערכים הסופיים והתחיליים של האנרגיה הפנימית (u). במערכת קשיחה ומבודדת אדיאבטית (w = 0, q = 0), האנרגיה הפנימית (u) נשארת ללא שינוי. אז ממשוואת (2) של תהליך מחזורי.
הפיכות ואי-הפיכות
נאמר כי מערכת עוברת תהליך כאשר מצבה ההתחלתי משתנה למצב הסופי. תכונות כמו לחץ, נפח, אנטלפיה, טמפרטורה, אנטרופיה וכדומה משתנות במהלך תהליך תרמודינמי. החוק השני של התרמודינמיקה מחלק את התהליכים לשני סוגים
תהליכים אידיאליים או הפיכים
תהליכים טבעיים או אי-הפיכים
אם השינויים בטמפרטורה (t) ובלחץ (p) הם זניחים במערכת העוברת תהליך, אז התהליך יכול להיות מכונה מצבים קרובים לאיזון או המתקרבים להפיכות.
נאמר שהתהליך הפיך מבפנים אם המצב המקורי מתUBY מחדש בכיוון הפוך.
נאמר שהתהליך הפיך מבחוץ אם הסביבה המלווה את השינוי גם היא יכולה להתהפך בסדר.
תהליך הפיך הוא כזה שהוא הפיך הן מבפנים והן מבחוץ.
כדי למדוד את הצלחת התהליכים האמיתיים, מקצוענים משתמשים בתהליך הפיך כמדד להשוואת והבאת התהליכים האמיתיים והאמיתיים קרוב יותר להפיכות על ידי הפחתת האובדן כדי להעלות אתעיליות התהליכים.
אי-הפיכות
כאשר תהליכים אמיתיים נכשלים לעמוד בדרישות של הפיכות, התהליך נקרא אי-הפיך.
בתהליך אי-הפיך המצב ההתחלתי של המערכת והסביבה לא יכולים לחזור למצב התחלתי ממצב סופי. האנטרופיה של המערכת מגבירה באופן חד בתהליך אי-הפיך והערך אינו יכול לחזור לערך התחלתי מהערך הסופי.
אי-הפיכות נמשכת עקב שונות בלחץ,רכב, טמפרטורה, הרכב בעיקר בגלל העברת חום, חיכוך במוצקים ושומרים, תגובה כימית. מקצוענים עסוקים בהשקעת מאמצים להורדת השפעת אי-הפיכות בתהליכים ומכניזמים.
אנטרופיה ואנטלפיה
כמו האנרגיה הפנימית, האנטרופיה והאנטלפיה הן תכונות תרמודינמיות. האנטרופיה מיוצגת בסמל s ושינוי האנטרופיה Δs ב-kJ/kg-K. האנטרופיה היא מצב של כאוס. האנטרופיה היא נושא החוק השני של התרמודינמיקה שמ述 שינוי באנטרופיה במערכת והסביבה ביחס לאוניברסום.
האנטרופיה מוגדרת כיחס העברת החום לטמפרטורה המוחלטת במערכת עבור מסלול תרמודינמי הפיך.
כאשר, qrev מסמן העברת חום לאורך מסלול הפיך.
האנטלפיה (h) היא תכונה של מצב ומוגדרת כ,
כאשר, h היא האנטלפיה הספציפית, u היא האנרגיה הפנימית הספציפית, v היא הנפח הספציפי, p הוא הלחץ.
ממשוואה (1)
לכן
על ידי גזירת משוואה (4) והצבת אותה במשוואה לעיל, אז
שני המשוואות הללו קשורות לשינויים באנטרופיה עבור תהליכים הפיכים כתוצאה משינויים באנרגיה הפנימית ונפח במשוואה הראשונה, ולשינויים באנטלפיה ולחץ במשוואה השנייה.
מאחר וכל הכמויות בשתי המשוואות הללו הן תכונות מצב, לכן האנטרופיה היא גם תכונה תרמודינמית.
החוק השני של התרמודינמיקה
החוק השני של התרמודינמיקה ידוע לתיאור הגבלותיו של היקום במונחים של מה שהיקום יכול לעשות. החוק השני עוסק יותר עם אי-יעילות, דעיכה ומחיקה.
אנחנו מבצעים פעילויות בחיי היום יום שאופייניות להם תהליכים לא יעילים ואי-הפיכים.
החוק השני של התרמודינמיקה ניתן לביטוי בנוח יותר ביחס לאנטרופיה:
אנטרופיה מוגדרת כשינוי אינפיניטסימלי באנטרופיה של מערכת (dS) הוא היחס בין כמות החום שנמדדה שנכנסה למערכת סגורה (dqrev) לטמפרטורה המשותפת (T) במקום שבו התקיימה העברת החום.
החוק השני של התרמודינמיקה קובע כי "שינוי באנטרופיה נחשב כלא שלילי".
או
אנרגיית היקום מתכווצת בהדרגה למצב של כאוס
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
