Eszkola

I i II zasada termodynamiki

Przydatne kalkulatory i narzędzia

Pierwsza zasada termodynamiki opisuje zachowanie energii w układach termodynamicznych. Mówi, że energia wewnętrzna układu może zmienić się tylko na skutek dostarczenia ciepła lub wykonania pracy.

Jeżeli przez \(\Delta U\) oznaczymy zmianę energii wewnętrznej, to:

\(\Delta U = Q -W_{ukł}\)

Przy czym wymianę ciepła \(Q\) uwzględnia się ze znakiem "+", gdy jest dostarczone do układu, a ze znakiem "-", gdy układ oddaje je. Natomiast \(W_{ukł}\) oznacza pracę wykonaną przez układ termodynamiczny. Praca wykonana nad układem \(W_{zew}\) ma przeciwny znak, czyli \(W_{zew}=-W_{ukł}\), wtedy pierwszą zasadę termodynamiki można zapisać:

\(\Delta U = Q +W_{zew}\)

W związku z tym nie jest możliwa konstrukcja urządzenia, które wykonywałoby w nieskończoność pracę bez poboru energii - taka hipotetyczna maszyna nosi nazwę perpetuum mobile.

Druga zasada termodynamiki opisuje kierunek zmian w układzie termodynamicznym. Mówi, że entropia układu izolowanego nigdy nie maleje.

Entropia \(S\) jest miarą nieuporządkowania układu, zgodnie z drugą zasadą termodynamiki izolowany układ termodynamiczny w procesach samorzutnych będzie przechodził od stanów coraz mniej uporządkowanych. Oznaczając zmianę entropii przez \(\Delta S\) można zapisać drugą zasadę termodynamiki:

\(\Delta S\geq 0\)

Możemy to obserwować w przyrodzie, gdy zetkniemy ciała o różnych temperaturach. Ciepło będzie przepływać z ciała o wyższej temperaturze, do ciała o niższej, a nigdy odwrotnie. Innym przykładem ukazania kierunku zmian w układzie jest odkręcenie w pokoju słoika z gazem zapachowym - gaz zacznie się rozprzestrzeniać w pomieszczeniu, natomiast nie zaobserwujemy samoistnego zebrania się rozprzestrzenionego gazu w słoiku. 

Może Ci się przydać: