열역학 제 1 법칙은 에너지 보존과 관련이 있으며, 열역학 제 2 법칙은 일부 열역학 과정은 허용되지 않으며 열역학 제 1 법칙을 완전히 따르지 않는다고 주장합니다.
' 열역학 '이라는 단어는 그리스어 단어에서 파생되었습니다. 여기서 "열"은 열을 의미하고 "역학"은 힘을 의미합니다. 열역학은 빛, 열, 전기 및 화학 에너지와 같은 다양한 형태로 존재하는 에너지에 대한 연구입니다.
열역학은 물리학 및 화학, 재료 과학, 환경 과학 등과 같은 관련 분야에서 매우 중요한 부분입니다. 한편 '법'은 규칙 시스템을 의미합니다. 따라서 열역학의 법칙은 열인 에너지 형태 중 하나를 다루며, 기계적 작업에 해당하는 다양한 상황에서 그들의 행동입니다.
우리는 제 0 법칙, 제 1 법칙, 제 2 법칙 및 제 3 법칙에서 시작하여 4 가지 열역학 법칙이 있다는 것을 알고 있습니다. 그러나 가장 많이 사용되는 것은 첫 번째와 두 번째 법칙 이므로이 내용에서 첫 번째와 두 번째 법을 논의하고 차별화 할 것입니다.
비교 차트
| 비교 근거 | 열역학 제 1 법칙 | 열역학 제 2 법칙 |
|---|---|---|
| 성명서 | 에너지는 생성되거나 파괴 될 수 없습니다. | 고립 된 시스템의 엔트로피 (장애 정도)는 감소하지 않고 항상 증가합니다. |
| 표현 | ΔE = Q + W는 두 수량이 알려진 경우 값을 계산하는 데 사용됩니다. | ΔS = ΔS (시스템) + ΔS (주변)> 0 |
| 표현은 | 시스템의 내부 에너지 변화는 시스템으로의 열 흐름과 시스템에 의해 수행 된 작업의 합과 같습니다. | 엔트로피의 총 변화는 실제 프로세스에서 증가하고 0보다 작을 수없는 시스템 및 주변의 엔트로피 변화의 합입니다. |
| 예 | 1. 전구 : 밝게하면 전기 에너지가 빛 에너지 (방사 에너지)와 열 에너지 (열 에너지)로 변환됩니다. 2. 식물은 광합성 과정에서 햇빛 (빛 또는 복사 에너지)을 화학 에너지로 변환합니다. | 1. 기계는 연료와 같이 매우 유용한 에너지를 덜 유용한 에너지로 변환하는데, 이는 프로세스를 시작하는 동안 차지하는 에너지와 같지 않습니다. 2. 실내의 히터는 전기 에너지를 사용하여 실내에 열을 방출하지만 실내는 히터에 동일한 에너지를 공급할 수 없습니다. |
열역학 제 1 법칙의 정의
열역학의 첫 번째 법칙은 ' 에너지가 생성되거나 파괴 될 수 없다 '고 말하며, 한 상태에서 다른 상태로만 변환 될 수 있습니다. 이것은 보존 법칙으로도 알려져 있습니다.
전기 에너지를 사용하고 빛과 열 에너지로 변환하는 전구와 같은 위의 설명을 설명하는 많은 예가 있습니다.
모든 종류의 기계와 엔진은 작업을 수행하고 다른 결과를 내기 위해 일부 또는 다른 종류의 연료를 사용합니다. 살아있는 유기체들조차도 소화를하고 다른 활동을 수행하기 위해 에너지를 공급하는 음식을 먹는다.
ΔE = Q + W
간단한 방정식으로 표현할 수 있습니다. ΔE는 시스템의 내부 에너지 변화가 주변 경계를 가로 질러 흐르는 열의 합 (Q)과 같고 주변 시스템. 그러나 열 흐름이 시스템을 벗어나면 'Q'는 음수이고, 작업이 시스템에 의해 수행 된 경우 'W'도 음수입니다.
그래서 우리는 전체 과정이 열과 일의 두 가지 요소에 의존한다고 말할 수 있으며, 약간의 변화는 시스템의 내부 에너지 변화를 초래할 것입니다. 그러나 우리 모두가이 과정이 자발적이지 않고 매번 적용 할 수 없다는 것을 알고 있습니다. 에너지가 더 낮은 온도에서 더 높은 온도로 자발적으로 흐르지 않는 것처럼 말입니다.
열역학 제 2 법칙의 정의
열역학 제 2 법칙을 표현하는 방법에는 여러 가지가 있지만 그 전에는 왜 제 2 법칙이 도입되었는지 이해해야합니다. 우리는 일상 생활의 실제 과정에서 열역학의 첫 번째 법칙이 충족되어야한다고 생각하지만 필수는 아닙니다.
예를 들어, 전기 에너지를 열 (열)과 빛 에너지로 덮고 방이 밝아지는 방의 전구를 고려하십시오. 그러나 반대로 우리는 같은 양의 빛과 열을 제공하면 전구는 전기 에너지로 변환됩니다. 이 설명이 열역학 제 1 법칙에 반대되는 것은 아니지만 실제로는 불가능합니다.
Kelvin-Plancks의 말 에 따르면, “사이클에서 작동하고 단일 저장소에서 열을 받아 100 %를 작업으로 변환하는 것은 불가능합니다. 즉, 열 효율이 100 % 인 열 엔진이 없습니다” .
심지어 Clausius 는“외부 작업없이 사이클에서 작동하고 저온 저장소에서 고온 저장소로 열을 전달하는 장치를 구성하는 것은 불가능하다”고 말했다.
위의 진술에서, 열역학 제 2 법칙은 에너지 변환이 특정 방향으로 만 일어나는 방식에 대해 설명한다는 것이 명백합니다. 열역학 제 1 법칙에서는 명확하지 않습니다.
증가 된 엔트로피의 법칙으로도 알려진 열역학 제 2 법칙은 시간이 지남에 따라 시스템의 엔트로피 또는 장애 정도가 항상 증가 할 것이라고 말합니다. 작업이 진행됨에 따라 모든 계획으로 작업을 시작한 후 왜 우리가 더 엉망이되는지 예를 들어보십시오. 따라서 시간이 지남에 따라 장애 또는 조직 개편도 증가합니다.
이 현상은 모든 시스템에 적용 가능하며, 유용한 에너지를 사용하면 사용할 수없는 에너지가 사라집니다.
ΔS = ΔS (시스템) + ΔS (주변)> 0
앞에서 설명한 것처럼 엔트로피의 총 변화 인 delS는 시스템과 주변 환경의 엔트로피 변화의 합으로 실제 프로세스에서 증가하며 0보다 작을 수 없습니다.
열역학 제 1 법칙과 제 2 법칙의 주요 차이점
열역학 제 1 법칙과 제 2 법칙을 구별하기위한 필수 사항은 다음과 같습니다.
- 열역학 제 1 법칙에 따르면 '에너지는 창조되거나 파괴 될 수 없으며, 한 형태에서 다른 형태로만 변형 될 수있다'. 열역학 제 2 법칙에 따르면, 제 1 법칙을 위반하지는 않지만, 한 상태에서 다른 상태로 변환 된 에너지는 항상 유용한 것은 아니며, 100 %가 사용됩니다. 따라서 격리 된 시스템의 엔트로피 (장애 정도)는 항상 감소하지 않고 항상 증가합니다.
- 열역학 제 1 법칙은 ΔE = Q + W 로 표현 될 수 있고, 두 개의 양이 알려진 경우 값 계산에 사용되며, 열역학 제 2 법칙은 ΔS = ΔS (시스템) + ΔS ( 주변)> 0 .
- 표현 은 시스템의 내부 에너지 변화가 시스템으로의 열 흐름과 시스템에서 수행 된 작업의 합과 제 1 법의 주변과 같다는 것을 의미합니다. 제 2 법칙에서, 엔트로피의 총 변화는 실제 프로세스에 대해 증가하고 0보다 작을 수없는 시스템 및 주변의 엔트로피 변화의 합이다.
결론
이 기사에서는 냉장고, 자동차, 세탁기와 같은 물리 또는 기계에만 국한되지 않는 열역학에 대해 설명했지만이 개념은 모든 사람의 일상 업무에 적용 할 수 있습니다. 여기서 우리는 열역학의 가장 혼란스러운 두 가지 법칙을 구별했지만 이해하기 쉽고 모순되지 않은 두 가지가 더 있음을 알고 있습니다.
