4: Sheria ya Pili ya Thermodynamics

Last updated
Save as PDF

Page ID: 176118

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Katika sura inayofunika sheria ya kwanza ya thermodynamics, tulianza majadiliano yetu kwa utani na C. P. Snow kusema kwamba sheria ya kwanza inamaanisha “huwezi kushinda.” Alifafanua sheria ya pili kama “huwezi kuvunja hata, isipokuwa siku ya baridi sana.” Isipokuwa wewe ni katika sifuri kelvin, huwezi kubadilisha 100% ya nishati ya joto katika kazi. Tunaanza kwa kujadili michakato ya hiari na kuelezea kwa nini baadhi ya taratibu zinahitaji kazi kutokea hata kama nishati ingehifadhiwa.

4.1: Utangulizi wa Sheria ya Pili ya Thermodynamics
Sheria ya pili ya thermodynamics inapunguza matumizi ya nishati ndani ya chanzo. Nishati haiwezi kupita kiholela kutoka kitu kimoja hadi kingine, kama vile hatuwezi kuhamisha joto kutoka kwenye kitu cha baridi hadi kwenye moto bila kufanya kazi yoyote. Hatuwezi kuchanganya cream kutoka kahawa bila mchakato wa kemikali unaobadilisha tabia za kimwili za mfumo au mazingira yake. Hatuwezi kutumia nishati ya ndani iliyohifadhiwa hewani kusonga gari bila kuvuruga kitu kilicho karibu na kitu hicho.
4.2: Michakato ya kubadilishwa na isiyoweza kurekebishwa
Mchakato wa kurekebishwa ni mchakato ambao mfumo na mazingira yanaweza kurejeshwa kwa mataifa sawa ya awali ambayo yalikuwa kabla ya mchakato ulifanyika, ikiwa tunarudi nyuma kwenye njia ya mchakato. Mchakato usioweza kurekebishwa ni kile tunachokutana kwa kweli karibu wakati wote. Mfumo na mazingira yake hayawezi kurejeshwa kwa majimbo yao ya awali kwa wakati mmoja.
4.3: Injani za joto
Injini ya joto ni kifaa kinachotumiwa kutolea joto kutoka chanzo halafu kukibadilisha kuwa kazi ya mitambo ambayo hutumiwa kwa kila aina ya maombi. Kwa mfano, inji ya mvuke kwenye treni ya zamani inaweza kuzalisha kazi inayohitajika kwa kuendesha treni. Maswali kadhaa yanajitokeza kutoka kwa ujenzi na matumizi ya inji za joto. Kwa mfano, ni asilimia gani ya juu ya joto iliyotolewa ambayo inaweza kutumika kufanya kazi?
4.4: Friji na Pampu za joto
Mzunguko tuliotumia kuelezea inji katika sehemu iliyotangulia wote hurekebishwa, hivyo kila mlolongo wa hatua unaweza kufanywa kwa urahisi kwa upande mwingine. Katika kesi hiyo, inji inajulikana kama jokofu au pampu ya joto, kulingana na kile ambacho ni lengo: joto limeondolewa kwenye hifadhi ya baridi au joto limetupwa kwenye hifadhi ya moto. Aidha jokofu au pampu ya joto ni inji inayoendesha kinyume.
4.5: Taarifa za Sheria ya Pili ya Thermodynamics
Sheria ya pili ya thermodynamics inaweza kutajwa kwa njia mbalimbali, na yote yanaweza kuonyeshwa kuashiria wengine. Kwa upande wa inji za joto, sheria ya pili ya thermodynamics inaweza kutajwa kama ifuatavyo: Haiwezekani kubadili joto kutoka chanzo kimoja kwenye kazi bila athari nyingine yoyote.
4.6: Mzunguko wa Carnot
Mzunguko wa Carnot ni inji yenye ufanisi zaidi kwa mzunguko wa kurekebishwa iliyoundwa kati ya hifadhi mbili. Kanuni ya Carnot ni njia nyingine ya kusema sheria ya pili ya thermodynamics.
4.7: Entropy
Sheria ya pili ya thermodynamics ni bora walionyesha katika suala la mabadiliko katika variable thermodynamic inayojulikana kama entropy, ambayo inawakilishwa na ishara S. entropy, kama nishati ya ndani, ni kazi ya serikali. Hii ina maana kwamba wakati mfumo unafanya mpito kutoka hali moja hadi nyingine, mabadiliko katika entropy ΔS ni huru na njia na inategemea tu vigezo thermodynamic ya majimbo mawili.
4.8: Entropy kwenye Kiwango cha Microscopic
Entropy inaweza kuhusiana na jinsi disordered au randomized mfumo ni-zaidi ni disordered, juu ni entropy yake.
4.A: Sheria ya Pili ya Thermodynamics (Jibu)
4.E: Sheria ya Pili ya Thermodynamics (Zoezi)
4.S: Sheria ya Pili ya Thermodynamics (Muhtasari)

Thumbnail: Kazi kufanyika kwenye gesi katika mzunguko mmoja wa jokofu Carnot.