열역학 제2법칙 예제

자연에서 가공된 열역학 의 제 1 법칙과 두 번째 법칙 사이의 비역성의 개념을 대조합니다: 자연에서 단방향 프로세스의 예. (a) 열 전달은 추위에서 뜨겁지 않고 뜨겁게 자발적으로 발생합니다. (b) 이 자동차의 브레이크는 운동 에너지를 열 전달환경으로 변환합니다. 역방향 프로세스는 불가능합니다. (c) 가스의 버스트는 이 진공 챔버에 빠르게 팽창하여 챔버의 모든 부분을 균일하게 채웁니다. 가스 분자의 임의의 움직임은 구석으로 돌아오지 않습니다. 열역학 및 열 엔진: 학생들을 위한 카노 엔진과 같은 열역학 적 개념과 열역학 적 개념에 대한 간략한 소개. 열역학의 두 번째 법칙 (첫 번째 표현) : 열 전달은 높은 온도에서 낮은 온도의 몸체에서 자발적으로 발생하지만 역방향으로는 자발적으로 발생하지 않습니다. 열역학의 제 2 법칙에 따라 유효하지 않은 우주의 엔트로피에 부정적인 변화를 초래할 것이기 때문에 열의 총 변환은 불가능합니다.

우리는 열역학의 두 번째 법칙에서 열 엔진이 100 % 효율적 일 수 없다는 것을 알고 있습니다. (“열 엔진”에 우리의 원자를 참조하십시오. “) 그렇다면 열 엔진은 얼마나 효율적일까요? 이 질문은 1824년 프랑스의 젊은 엔지니어인 사디 카르노(Sadi Carnot, 1796-1832)가 산업 혁명에 중요한 당시 신흥 열 엔진 기술을 연구하면서 이론적인 수준에서 답변했습니다. 그는 가능한 가장 효율적인 순환 과정인 Carnot 사이클이라고 불리는 이론적 주기를 고안했습니다. 열역학의 두 번째 법칙은 Carnot 주기의 관점에서 다시 진술 될 수 있으며, 그래서 Carnot이 실제로 발견 한 것은이 기본 법칙이었습니다. Carnot 사이클을 사용하는 모든 열 엔진을 Carnot 엔진이라고 합니다. . 지정된 물리적 프로세스의 경우 프로세스를 되돌릴 수 있는 경우 시스템과 환경의 결합된 엔트로피가 일정하게 유지됩니다. 우리는 “i”와 “f”로 시스템의 초기 및 최종 상태를 나타내는 경우 : 1, 또는 100 %의 효율이 환경에 열 전달이없는 경우에만 가능하다는 것을 분명히 (Qc = 0). 칸 아카데미의 모든 기능을 로그인하고 사용하려면 브라우저에서 자바 스크립트를 활성화하십시오. 순환 프로세스는 실린더의 가스와 같은 시스템을 모든 사이클이 끝날 때 원래 상태로 되돌려 줍니다.

왕복 피스톤 엔진 및 회전 터빈과 같은 대부분의 열 엔진은 주기적 공정을 사용합니다. 두 번째 법칙은 두 번째 형태로 이러한 엔진이 열 전달을 완벽하게 수행 된 작업으로 변환 할 수 없음을 분명히 명시하고 있습니다. 열역학에서 열 엔진은 열 또는 열 에너지를 기계적 작업으로 변환하는 시스템입니다. Carnot 엔진이 완벽한 엔진으로 간주되는 이유를 분석하여 Carnot 사이클에 중요한 것은 가역적 공정만 사용한다는 것입니다. 돌이킬 수 없는 프로세스는 마찰 및 난류와 같은 소홀한 요인을 수반합니다. 이를 통해 환경으로의 열 전달 Qc가 증가하고 엔진의 효율성이 저하됩니다. 분명히, 다음, 가역 프로세스는 우수하다. .

순환 프로세스는 모든 주기의 끝에 원래 상태로 시스템을 다시 가져옵니다. 정의에 따르면 이러한 시스템의 내부 에너지 U는 모든 주기의 시작과 끝에서 동일합니다.즉, ΔU=0입니다. 열역학의 첫 번째 법칙에 따르면 ΔU=Q−W는 Q가 사이클 동안 순 열 전달(Q=Qh−Qc)이고 W는 시스템에서 수행되는 순 작업입니다. 전체 주기에 대해 ΔU=0이기 때문에 W=Q가 있습니다. 따라서 시스템에 의해 수행 된 순 작업은 시스템에 순 열 전달과 동일, 또는 두 번째 법은 엔트로피 S라는 유용한 상태 변수가 존재한다는 것을 말한다. 엔트로피 델타 S의 변화는 온도 T로 나눈 열 전달 델타 Q와 동일합니다. 우리는 나이가 점점 더 젊어지지 않습니다. 우리가 할 수있는 방법을 원하지만. 우리는 한 번 방을 청소하고 시간 내에 다시 더러워.

이들은 한 방향으로 작동하는 몇 가지, 다른 방법으로 라운드하지.