La première loi de la thermodynamique est liée à la conservation de l'énergie, tandis que la deuxième loi de la thermodynamique soutient que certains des processus thermodynamiques sont inadmissibles et ne suivent pas entièrement la première loi de la thermodynamique.
Le mot « thermodynamique » est dérivé des mots grecs, où «Thermo» signifie chaleur et «dynamique» signifie puissance. La thermodynamique est donc l'étude de l'énergie qui existe sous diverses formes comme la lumière, la chaleur, l'énergie électrique et chimique.
La thermodynamique est une partie très vitale de la physique et de son domaine connexe comme la chimie, la science des matériaux, la science de l'environnement, etc. Pendant ce temps, «loi» signifie le système des règles. Par conséquent, les lois de la thermodynamique traitent de l'une des formes d'énergie qui est la chaleur, leur comportement dans différentes circonstances correspondant au travail mécanique.
Bien que nous sachions qu'il existe quatre lois de la thermodynamique, à partir de la loi zéro, la première loi, la deuxième loi et la troisième loi. Mais les plus utilisées sont les première et deuxième lois, c'est pourquoi dans ce contenu, nous allons discuter et différencier les première et deuxième lois.
Tableau de comparaison
| Base de comparaison | Première loi de la thermodynamique | Deuxième loi de la thermodynamique |
|---|---|---|
| Déclaration | L'énergie ne peut être ni créée ni détruite. | L'entropie (degré de troubles) d'un système isolé ne diminue jamais mais augmente toujours. |
| Expression | ΔE = Q + W, est utilisé pour le calcul de la valeur si deux quantités quelconques sont connues. | ΔS = ΔS (système) + ΔS (environnant)> 0 |
| L'expression implique que | La variation de l'énergie interne d'un système est égale à la somme du flux de chaleur dans le système et du travail effectué sur le système par l'environnement. | La variation totale de l'entropie est la somme de la variation de l'entropie du système et de l'environnement qui augmentera pour tout processus réel et ne pourra pas être inférieure à 0. |
| Exemple | 1. Les ampoules électriques, lorsqu'elles s'éclairent, convertissent l'énergie électrique en énergie lumineuse (énergie radiante) et en énergie thermique (énergie thermique). 2. Les plantes convertissent la lumière du soleil (lumière ou énergie rayonnante) en énergie chimique en cours de photosynthèse. | 1. Les machines convertissent l'énergie hautement utile comme les combustibles en énergie moins utile, qui n'est pas égale à l'énergie absorbée lors du démarrage du processus. 2. Le radiateur dans la pièce utilise l'énergie électrique et dégage de la chaleur dans la pièce, mais la pièce en retour ne peut pas fournir la même énergie au radiateur. |
Définition de la première loi de la thermodynamique
La première loi de la thermodynamique stipule que «l' énergie ne peut être ni créée ni détruite », elle ne peut être transformée que d'un état à un autre. Ceci est également connu comme la loi de conservation.
Il existe de nombreux exemples pour expliquer la déclaration ci-dessus, comme une ampoule électrique, qui utilise l'énergie électrique et se transforme en énergie lumineuse et thermique.
Toutes sortes de machines et de moteurs utilisent une partie ou l'autre type de carburant pour effectuer des travaux et donner des résultats différents. Même les organismes vivants mangent des aliments qui se digèrent et fournissent de l'énergie pour effectuer différentes activités.
ΔE = Q + W
Il peut être exprimé par l'équation simple comme ΔE, qui est le changement de l'énergie interne d'un système est égal à la somme de la chaleur (Q) qui traverse les limites de l'environnement et le travail est effectué (W) sur le système par les environs. Mais supposons que si le flux de chaleur sortait du système, le «Q» serait négatif, de même si le travail était effectué par le système, le «W» serait également négatif.
Nous pouvons donc dire que l'ensemble du processus repose sur deux facteurs, qui sont la chaleur et le travail, et un léger changement de ceux-ci entraînera le changement de l'énergie interne d'un système. Mais comme nous savons tous que ce processus n'est pas si spontané et n'est pas applicable à chaque fois, comme l'énergie ne coule jamais spontanément d'une température plus basse à une température plus élevée.
Définition de la deuxième loi de la thermodynamique
Il existe plusieurs façons d'exprimer la deuxième loi de la thermodynamique, mais avant cela, nous devons comprendre pourquoi la deuxième loi a été introduite. Nous pensons que dans le processus actuel de la vie quotidienne, la première loi de la thermodynamique devrait satisfaire, mais elle n'est pas obligatoire.
Par exemple, considérons une ampoule électrique dans une pièce qui couvrira l'énergie électrique en chaleur (thermique) et en énergie lumineuse et la pièce s'éclaircira, mais l'inverse n'est pas possible, que si nous fournissons la même quantité de lumière et de chaleur à l'ampoule, elle se convertira en énergie électrique. Bien que cette explication ne s'oppose pas à la première loi de la thermodynamique, en réalité, elle n'est pas possible également.
Selon la déclaration de Kelvin-Plancks «Il est impossible pour tout appareil qui fonctionne dans un cycle, reçoit la chaleur d'un seul réservoir et la convertit à 100% en travail, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de moteur thermique qui a une efficacité thermique de 100%» .
Même, Clausius a déclaré qu '«il est impossible de construire un appareil qui fonctionne en cycle et de transférer la chaleur d'un réservoir à basse température à un réservoir à haute température en l'absence de travail extérieur».
Donc, à partir de l'énoncé ci-dessus, il est clair que la deuxième loi de la thermodynamique explique la façon dont la transformation de l'énergie a lieu uniquement dans une direction particulière, ce qui n'est pas clarifié dans la première loi de la thermodynamique.
La deuxième loi de la thermodynamique, également connue sous le nom de loi de l'entropie accrue, qui dit qu'avec le temps, l'entropie ou le degré de troubles dans un système augmentera toujours. Thake un exemple, c'est pourquoi nous obtenons plus foiré, après avoir commencé tout travail avec tous les plannings au fur et à mesure que le travail progresse. Ainsi, avec l'augmentation du temps, les troubles ou la désorganisation augmentent également.
Ce phénomène est applicable dans tous les systèmes, avec l'utilisation de l'énergie utile, l'énergie inutilisable sera donnée.
ΔS = ΔS (système) + ΔS (environnant)> 0
Comme décrit précédemment, les delS qui sont la variation totale de l'entropie sont la somme de la variation de l'entropie du système et de l'environnement qui augmentera pour tout processus réel et ne peut pas être inférieure à 0.
Différences clés entre les première et deuxième lois de la thermodynamique
Ci-dessous, les points essentiels pour différencier les première et deuxième lois de la thermodynamique:
- Selon la première loi de la thermodynamique, «l'énergie ne peut être ni créée ni détruite, elle ne peut être transformée que d'une forme à une autre». Selon la deuxième loi de la thermodynamique, qui ne viole pas la première loi, mais dit que l'énergie qui est transformée d'un état à un autre n'est pas toujours utile et 100% telle qu'elle est prise. On peut donc affirmer que «l'entropie (degré de troubles) d'un système isolé ne diminue jamais plutôt augmente toujours».
- La première loi de la thermodynamique peut être exprimée comme ΔE = Q + W, est utilisée pour le calcul de la valeur, si deux quantités quelconques sont connues, tandis que la deuxième loi de la thermodynamique peut être exprimée comme ΔS = ΔS (système) + ΔS ( environnant)> 0 .
- Les expressions impliquent que le changement de l'énergie interne d'un système est égal à la somme du flux de chaleur dans le système et du travail effectué sur le système par l'environnement dans la première loi. Dans la deuxième loi, le changement total de l'entropie est la somme du changement de l'entropie du système et de l'environnement qui augmentera pour tout processus réel et ne peut pas être inférieur à 0.
Conclusion
Dans cet article, nous avons discuté de la thermodynamique, qui ne se limite pas à la physique ou aux machines comme les réfrigérateurs, les voitures, les machines à laver, mais ce concept est applicable au travail quotidien de chacun. Bien qu'ici, nous ayons distingué les deux lois les plus déroutantes de la thermodynamique, car nous savons qu'il y en a deux autres, qui sont faciles à comprendre et pas si contradictoires.
