Entalpi, entropi og det andre termodynamikkens lov

Målet er å utvikle grunnleggende forståelse av følgende konsepter:

• Innre energi og den første termodynamikkens lov

• Den sykliske og vilkårlige prosessen i et system

• Reversibilitet og irreversibilitet

• Entropi og entalpi

• Den andre termodynamikkens lov

Innre energi og den første termodynamikkens lov

Når energien til en molekyl i et system er knyttet til systemets egenskaper, kalles det innre energi (u).
Energi kan hverken skapes eller ødelegges, og basert på dette prinsippet endres systemets innre energi (u) når energi krysser systemets grenser.
Dermed kan den første termodynamikkens lov uttrykkes som nedenfor når varme/arbeid interagerer med systemet.

I ovenstående ligning er u innre energi per enhet masse, og q og w er varme og arbeid per enhet masse henholdsvis. Konvensjonen vedrørende fortegn i ovenstående ligning er:
dq > 0 (betraktet som positivt) ⇒ Varmetransfer til systemet
dq < 0 (betraktet som negativt) ⇒ Varmetransfer fra systemet dw > 0 (betraktet som positivt) ⇒ Arbeid utført av systemet
dw < 0 (betraktet som negativt) ⇒ Arbeid utført på systemet

Syklisk og vilkårlig prosess i et system

En av de viktige formene for den første termodynamikkens lov blir oppnådd når

Vi integrerer ovenstående ligning for en syklisk prosess.

Et system sies å være i en syklisk prosess når det etter tilfeldige endringer på grunn av varme/arbeid returnerer til sin opprinnelige tilstand.

Punkter som bør merkes er:

1. Integrasjon av noen som helst tilstands egenskap differential er forskjellen mellom dens grenser.

2. Slutttilstanden er den samme som den opprinnelige tilstanden, og det er ingen endring i systemets innre energi.

Dermed når

Initial og final tilstand av innre energi i ovenstående ligning representeres av i og f. Ved å substituere ovenstående i ligning (1), da,

Ligning (2) er representasjonen av integralet av all arbeid utført av systemet eller nett arbeid utført av systemet er lik integralet av all varmetransfer inn i systemet. Engineering thermodynamics utforsker videre konseptene om systemer og prosesser.

Vilkårlig prosess i et system

Det er resultatet av den første termodynamikkens lov og er relatert til ligning (1) hvis et system involverer en vilkårlig prosess.

I denne ligningen er q og w netto overført varme og netto arbeid for prosessen henholdsvis, mens uf og ui er slutten og begynnelsen av verdier for innre energi (u). I et stivt og isolert adiabatisk system (w = 0, q = 0) forblir dess internenergi (u) uendret. Da fra ligning (2) av en syklisk prosess.

Reversibilitet og irreversibilitet

Et system sies å gjennomgå en prosess når dets initielle tilstand endres til slutttilstand. Egenskaper som trykk, volum, entalpi, temperatur, entropi osv. endres under en termodynamisk prosess. Den andre termodynamikkens lov kategoriserer prosesser under to hoder

• Ideelle eller reversible prosesser

• Naturlige eller irreversible prosesser

Hvis temperatur (t) og trykk (p) variasjoner er ubetydelige i et system som gjennomgår en prosess, kan prosessen omtales som nær likevektstilstander eller nær reversibilitet.
Prosessen sies å være reversibel internt hvis den opprinnelige tilstanden gjenopprettes i motsatt retning.
Prosessen sies å være eksternt reversibel om miljøet som følger endringen også kan reverseres i sekvens.
En reversibel prosess er en som er reversibel både internt og eksternt.
For å måle suksessen av reelle prosesser, bruker profesjonelle reversible prosesser som mål for sammenligning og bringe de faktiske og virkelige prosessene nærmere reversibilitet ved å redusere tap for å øke effektiviteten av prosessene.

Irreversibilitet

Når faktiske prosesser mislykkes med å møte kravene for reversibilitet, kalles prosessen irreversibel.
I irreversibele prosesser kan ikke systemets og miljøets initielle tilstand bringes tilbake til initiell tilstand fra slutttilstand. Entropi i systemet øker skarpt i irreversibele prosesser, og verdien kan ikke bringes tilbake til initiell verdi fra sluttverdien.
Irreversibilitet består på grunn av variasjoner i trykk, sammensetning, temperatur, sammensetning, hovedsakelig forårsaket av varmetransfer, friksjon i faste og flytende stoffer, kjemisk reaksjon. Profesjonelle er opptatte med å sette inn sine anstrengelser for å redusere effekten av irreversibilitet i prosesser og mekanismer.

Entropi og entalpi

Som innre energi, er entropi og entalpi termodynamiske egenskaper. Entropi representeres av symbol s og endring i entropi Δs i kJ/kg-K. Entropi er en tilstand av uorden. Entropi er emnet for den andre termodynamikkens lov, som beskriver endring i entropi i systemet og miljøet med hensyn til universet.
Entropi defineres som forholdet mellom varmetransfer til absolutt temperatur i et system for en reversibel termodynamisk bane.

Hvor, qrev betyr varmetransfer langs en reversibel bane.
Entalpi (h) er en egenskap for tilstand og defineres som,

Hvor, h er spesifikk entalpi, u er spesifikk innre energi, v er spesifikk volum, p er trykket.
Fra ligning (1)

Dermed

Ved å derivere ligning (4) og substituere den i ovenstående ligning, da

Begge ovenstående ligninger er relatert til endringer i entropi for reversible prosesser på grunn av endringer i innre energi og volum i den forrige ligningen og til endring i entalpi og trykk i den siste ligningen.
Siden alle størrelser i disse to ligningene er tilstands egenskaper, er entropi også en termodynamisk egenskap.

Den andre termodynamikkens lov

Den andre termodynamikkens lov er kjent for å beskrive sine grenser for universet i termer av hva universet kan gjøre. 2nd Lov handler mer om ineffektivitet, nedbrytning og degenerasjon.
Vi utfører aktiviteter i vår daglige liv som av natur inneholder ineffektive og irreversible prosesser.
Den andre termodynamikkens lov kan mer bekvemt uttrykkes med hensyn til entropi:
Entropi definert som infinitesimal endring i entropi av et system (dS) er forholdet mellom målte mengde varme som har kommet inn i det lukkede systemet (dqrev) og den vanlige temperaturen (T) der varmetransferen tok sted.

Den andre termodynamikkens lov sier at "Endring i entropi regnes som ikke-negativ".
ELLER
Universets energi går gradvis mot en tilstand av uorden

Erklæring: Respekt for originaliteten, godt artikler fortjener å deles, ved infringement kontakt for sletting.