Differenza tra la prima e la seconda legge della termodinamica

Differenza principale - Prima contro la seconda legge della termodinamica

La termodinamica è una parte cruciale della fisica, delle scienze dei materiali, dell'ingegneria, della chimica, delle scienze dell'ambiente e di molti altri campi. Ci sono quattro leggi in termodinamica; la legge zeroth della termodinamica, la prima legge della termodinamica, la seconda legge della termodinamica e la terza legge della termodinamica. Queste quattro leggi affermano che tutti i processi termodinamici obbediscono a loro. La prima e la seconda legge sono le leggi più frequentemente utilizzate in termodinamica. La prima legge dice che l'energia non può essere né creata né distrutta. La prima legge è semplicemente un'altra versione della legge di conservazione dell'energia. La seconda legge, d'altra parte, afferma che alcuni processi termodinamici sono proibiti. Questo articolo si concentra sulle differenze tra la prima e la seconda legge della termodinamica.

Qual è la prima legge della termodinamica

La prima legge della termodinamica è simile alla legge di conservazione dell'energia adattata ai processi termodinamici. Secondo la legge di conservazione dell'energia, l'energia totale di un sistema isolato è costante. L'energia non può essere creata o distrutta, ma può essere trasformata da una forma all'altra.

La prima legge afferma che l'aumento di energia interna di un sistema chiuso è uguale al calore fornito al sistema meno il lavoro svolto da esso. Questa affermazione può anche essere espressa come ΔU = ΔQ- ΔW dove ΔU = l'aumento di energia interna, ΔQ = calore fornito al sistema e ΔW = lavoro svolto dal sistema. (ΔW è negativo se il lavoro è eseguito sul sistema.)

La prima legge a volte espressa come ΔU = ΔQ + ΔW. In questa forma della prima legge, ΔW dovrebbe essere considerato come il lavoro svolto sul sistema. ΔW è negativo se il lavoro è svolto dal sistema.

Ad ogni modo, la prima legge non asserisce nulla sul modo di convertire l'energia da una forma all'altra.

Qual è la seconda legge della termodinamica

La seconda legge della termodinamica può essere espressa in diversi modi come di seguito.

È impossibile costruire un motore termico perfetto o un frigorifero perfetto. Ciò implica che non è possibile costruire un motore termico o un frigorifero con efficienza energetica del 100%.

È impossibile convertire completamente il calore in lavoro senza che si verifichino altri cambiamenti. Questa affermazione dice che l'energia viene sprecata ogni volta che il calore viene convertito in lavoro. La quantità di rifiuti può essere ridotta. Tuttavia, non può essere eliminato.

È impossibile costruire una macchina da moto perpetua. Questa affermazione implica che è impossibile costruire una macchina da moto perpetua poiché l'energia viene sprecata nel tempo.

Il calore può fluire da un serbatoio caldo a un bacino freddo, ma non viceversa senza che si verifichino altri cambiamenti. Questa affermazione implica che il calore può essere trasferito da un serbatoio caldo a un bacino freddo senza fare lavoro. Tuttavia, è necessario lavorare per trasferire il calore da un serbatoio freddo a un serbatoio caldo.

Nessun motore termico può esistere, con un'efficienza termica superiore a quella di un motore reversibile Carnot. Questa affermazione implica che l'efficienza termica di un motore termico non superi l'efficienza di Carnot. La massima efficienza energetica termica possibile è chiamata efficienza di Carnot. Questo concetto è molto utile nella scienza in quanto ci consente di calcolare la massima efficienza termica raggiungibile di un dato sistema termodinamico.

Principio di funzionamento del motore termico di Carnot

Differenza tra la prima e la seconda legge della termodinamica

Idea base:

Prima legge:  La prima legge della termodinamica è aversione della legge di conservazione dell'energia.

Seconda legge: Seconda legge degli stati della termodinamicaquali tipi di processi termodinamici sono proibiti in natura.

Soddisfare:

Prima legge: La prima legge della termodinamica afferma che l'energia non può essere né creata né distrutta.

Seconda legge: È impossibile costruire un motore termico perfetto o un frigorifero perfetto. È impossibile costruire una macchina da moto perpetua. È impossibile convertire completamente il calore in lavoro. Il calore non scorre spontaneamente da un serbatoio freddo a un serbatoio caldo. L'entropia di un sistema isolato non diminuisce mai.

Usi:

Prima legge: L'equazione; ΔU = ΔQ + ΔW può essere utilizzato per calcolare il valore algebrico di una quantità se sono note altre due quantità dell'equazione.

Seconda legge: La seconda legge può essere utilizzata per calcolare l'efficienza termica massima raggiungibile (efficienza di Carnot) di un determinato motore termico.

 Cortesia dell'immagine:

"Carnot heat engine" di Eric Gaba (Sting - fr: Sting) - Opera propria basata su Image: Carnot-engine.png, (Dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia