ಎಂಥಲ್ಪಿ, ಎಂಟ್ರಾಪಿ, ಮತ್ತು ತಾಪದಿನಾಮಿಕದ ಎರಡನೇ ನಿಯಮ

ನಿಮಗೆ ಈ ಕೆಳಗಿನ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳ ಮೂಲಭೂತ ಅರ್ಥವನ್ನು ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಇದ್ದರೆ:

• ಒಳ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ತಾಪಶಾಸ್ತ್ರದ ಮೊದಲ ನಿಯಮ

• ಸಿಸ್ಟೆಮ್‌ನ ಚಕ್ರಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ

• ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಅಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ

• ಎಂಟ್ರಾಪಿ ಮತ್ತು ಎಂಥಲ್ಪಿ

• ತಾಪಶಾಸ್ತ್ರದ ದ್ವಿತೀಯ ನಿಯಮ

ಒಳ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ತಾಪಶಾಸ್ತ್ರದ ಮೊದಲ ನಿಯಮ

ಸಿಸ್ಟೆಮ್‌ನಲ್ಲಿನ ಒಂದು ಅಣುವಿನ ಶಕ್ತಿಯು ಸಿಸ್ಟೆಮ್‌ನ ಗುಣenschaften des Systems assoziiert wird, wird sie als Innere Energie (u) bezeichnet.
Energie kann weder erschaffen noch vernichtet werden und basierend auf diesem Prinzip ändert sich die Innere Energie (u) des Systems, wenn Energie die Systemgrenze überquert.
Damit kann das erste Gesetz der Thermodynamik wie folgt ausgedrückt werden, wenn Wärme/Arbeit mit dem System interagiert.

In der obigen Gleichung ist u die Innere Energie pro Einheitsmasse und q und w sind die Wärme und Arbeit pro Einheitsmasse. Die in der Gleichung verwendete Vorzeichenkonvention lautet:
dq > 0 (als positiv betrachtet) ⇒ Wärmeübertragung zum System
dq < 0 (als negativ betrachtet) ⇒ Wärmeübertragung vom System dw > 0 (als positiv betrachtet) ⇒ Arbeit, die vom System geleistet wird
dw < 0 (als negativ betrachtet) ⇒ Arbeit, die am System geleistet wird

Das zyklische und beliebige Verfahren eines Systems

Eine wichtige Form des ersten Gesetzes der Thermodynamik ergibt sich, wenn

Wir integrieren die obige Gleichung für einen zyklischen Prozess.

Ein System befindet sich in einem zyklischen Prozess, wenn es nach zufälligen Änderungen aufgrund von Wärme/Arbeit in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt.

Zu bedenken ist:

1. Die Integration einer Zustandsgrößen-Differentialgleichung ist die Differenz ihrer Grenzen.

2. Der Endzustand ist derselbe wie der ursprüngliche Zustand und es gibt keine Änderung der Inneren Energie des Systems.

Daher, wenn

Die Anfangs- und Endzustände der inneren Energie in der obigen Gleichung werden durch i und f dargestellt. Setzt man dies in Gleichung (1) ein, dann,

Gleichung (2) stellt die Integration aller Arbeit dar, die vom System geleistet wird, oder die netto geleistete Arbeit ist gleich der Integration aller Wärmeübertragung in das System. Technische Thermodynamik erforscht weiterhin die Konzepte von Systemen und Prozessen.

Beliebiger Prozess eines Systems

Es ist das Ergebnis des ersten Gesetzes der Thermodynamik und hängt mit Gleichung (1) zusammen, wenn ein System einen beliebigen Prozess durchläuft.

In dieser Gleichung sind q und w die netto übertragenen Wärme und Arbeit für den Prozess, während uf und ui die End- und Anfangswerte der inneren Energie (u) sind. In einem starren und isolierten adiabatischen System (w = 0, q = 0) bleibt seine innere Energie (u) unverändert. Dann aus Gleichung (2) eines zyklischen Prozesses.

Umkehrbarkeit und Irreversibilität

Ein System durchläuft einen Prozess, wenn sein Anfangszustand in den Endzustand übergeht. Eigenschaften wie Druck, Volumen, Enthalpie, Temperatur, Entropie usw. ändern sich während eines thermodynamischen Prozesses. Das zweite Gesetz der Thermodynamik kategorisiert die Prozesse in zwei Gruppen

• Ideale oder umkehrbare Prozesse

• Natürliche oder irreversibel Prozesse

Wenn die Temperatur- (t) und Druckänderungen (p) in einem System, das einen Prozess durchläuft, infinitesimal sind, dann kann der Prozess als nahezu Gleichgewichtszustände oder Annäherung an Umkehrbarkeit bezeichnet werden.
Der Prozess wird intern umkehrbar genannt, wenn der ursprüngliche Zustand in umgekehrter Richtung wiederhergestellt wird.
Der Prozess wird extern umkehrbar genannt, wenn die begleitende Umgebung bei der Änderung auch in umgekehrter Reihenfolge umkehrbar ist.
Ein umkehrbarer Prozess ist einer, der sowohl intern als auch extern umkehrbar ist.
Um den Erfolg realer Prozesse zu messen, verwenden Fachleute umkehrbare Prozesse als Maßstab, um reale und tatsächliche Prozesse näher an die Umkehrbarkeit heranzuführen, indem Verluste reduziert werden, um die Effizienz der Prozesse zu erhöhen.

Irreversibilität

Wenn reale Prozesse die Anforderungen an Umkehrbarkeit nicht erfüllen, dann wird der Prozess als irreversibel bezeichnet.
Bei einem irreversiblen Prozess können der Anfangszustand des Systems und der Umgebung nicht von dem Endzustand zum Anfangszustand zurückgeführt werden. Die Entropie des Systems steigt bei einem irreversiblen Prozess stark an und kann nicht auf den Anfangswert vom Endwert zurückgeführt werden.
Irreversibilität besteht aufgrund von Druck-, Zusammensetzung- und Temperaturunterschieden, die hauptsächlich durch Wärmeübertragung, Reibung in Festkörpern und Flüssigkeiten sowie chemische Reaktionen verursacht werden. Fachleute bemühen sich, die Auswirkungen der Irreversibilität in Prozessen und Mechanismen zu reduzieren.

Entropie und Enthalpie

Wie die Innere Energie sind Entropie und Enthalpie thermodynamische Eigenschaften. Die Entropie wird durch das Symbol s dargestellt und die Änderung der Entropie Δs in kJ/kg-K. Entropie ist ein Maß für Unordnung. Entropie ist das Thema des zweiten Gesetzes der Thermodynamik, das die Entropieänderung im System und in der Umgebung im Vergleich zum Universum beschreibt.
Entropie wird definiert als das Verhältnis der Wärmeübertragung zur absoluten Temperatur in einem System für einen umkehrbaren thermodynamischen Pfad.

Wobei, qrev die Wärmeübertragung entlang eines umkehrbaren Pfades bezeichnet.
Enthalpie (h) ist eine Zustandseigenschaft und wird definiert als,

Wobei, h die spezifische Enthalpie, u die spezifische Innere Energie, v das spezifische Volumen und p der Druck ist.
Aus Gleichung (1)

Daher

Durch Differentiation der Gleichung (4) und Einsetzen in die obige Gleichung, dann

Beide obigen Gleichungen stehen in Beziehung zu Änderungen der Entropie für umkehrbare Prozesse aufgrund von Änderungen der Inneren Energie und des Volumens in der ersten Gleichung und zu Änderungen der Enthalpie und des Drucks in der zweiten Gleichung.
Da alle Größen in diesen beiden Gleichungen Zustandseigenschaften sind, ist auch die Entropie eine thermodynamische Eigenschaft.

Zweites Gesetz der Thermodynamik

Das zweite Gesetz der Thermodynamik beschreibt seine Grenzen für das Universum in Bezug darauf, was das Universum tun kann. Das 2nd Gesetz befasst sich mehr mit Ineffizienzen, Verfall und Degeneration.
Wir führen Tätigkeiten in unserem Alltag durch, die von Natur aus ineffiziente und irreversibel Prozesse beinhalten.
Das 2. Gesetz der Thermodynamik kann bequemer in Bezug auf Entropie ausgedrückt werden:
Entropie definiert als infinitesimale Änderung der Entropie eines Systems (dS) ist das Verhältnis der gemessenen Menge der Wärme, die in das geschlossene System (dqrev) eingetreten ist, und der gemeinsamen Temperatur (T) am Punkt, an dem die Wärmeübertragung stattfand.

Das zweite Gesetz der Thermodynamik besagt, dass „die Änderung der Entropie als nicht negativ betrachtet wird“.
ODER
Die Energie des Universums bewegt sich allmählich in Richtung auf einen Zustand der Unordnung.

Aussage: Respekt