Undang-undang Pertama Termodinamik berkaitan dengan pemuliharaan tenaga, manakala Undang-Undang Kedua Termodinamik berpendapat bahawa beberapa proses termodinamika tidak boleh dibenarkan dan tidak sepenuhnya mengikut Undang-Undang Termodinamik Pertama.
Perkataan ' termodinamika ' berasal dari kata-kata Yunani, di mana "Thermo" bermaksud haba dan "dinamik" bermaksud kuasa. Jadi termodinamik adalah kajian tenaga yang wujud dalam pelbagai bentuk seperti cahaya, haba, tenaga elektrik dan kimia.
Termodinamik adalah bahagian penting dalam bidang fizik dan bidang yang berkaitan seperti kimia, sains bahan, sains alam sekitar, dan sebagainya. Sementara itu, 'Hukum' bermaksud sistem peraturan. Oleh itu, undang-undang termodinamik berurusan dengan salah satu bentuk tenaga yang panas, tingkah laku mereka dalam keadaan yang berbeza sepadan dengan kerja mekanikal.
Walaupun kita tahu bahawa terdapat empat undang-undang termodinamik, bermula dari undang-undang zeroth, undang-undang pertama, undang-undang kedua dan hukum ketiga. Tetapi yang paling banyak digunakan adalah undang-undang pertama dan kedua, maka dalam kandungan ini, kita akan membincangkan dan membezakan undang-undang pertama dan kedua.
Carta Perbandingan
| Asas untuk Perbandingan | Undang-undang Termodinamik Pertama | Undang-undang Termodinamik Kedua |
|---|---|---|
| Kenyataan | Tenaga tidak boleh dicipta dan tidak dimusnahkan. | Entropi (darjah gangguan) sistem terpencil tidak pernah berkurang malah terus meningkat. |
| Ungkapan | ΔE = Q + W, digunakan untuk pengiraan nilai jika ada dua kuantiti diketahui. | ΔS = ΔS (sistem) + ΔS (sekitar)> 0 |
| Ungkapan menyatakan itu | Perubahan dalam tenaga dalaman sistem adalah sama dengan jumlah aliran haba ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan pada sistem oleh sekelilingnya. | Jumlah perubahan dalam entropi adalah jumlah perubahan dalam entropi sistem dan persekitaran yang akan meningkat untuk sebarang proses sebenar dan tidak boleh kurang dari 0. |
| Contoh | 1. Mentol elektrik, apabila meringankan menukar tenaga elektrik ke dalam tenaga cahaya (tenaga berseri) dan tenaga haba (tenaga haba). 2. Tanaman menukar cahaya matahari (cahaya atau tenaga berseri) ke dalam tenaga kimia dalam proses fotosintesis. | 1. Mesin menukar tenaga yang sangat berguna seperti bahan api ke dalam tenaga kurang berguna, yang tidak sama dengan tenaga yang diambil semasa memulakan proses. 2. Pemanas di dalam bilik menggunakan tenaga elektrik dan memberikan haba ke bilik, tetapi ruangan itu tidak dapat memberikan tenaga yang sama kepada pemanas. |
Definisi Hukum Termodinamik Pertama
Undang-undang termodinamik pertama menyatakan bahawa ' tenaga tidak dapat diciptakan dan tidak dimusnahkan ' hanya dapat diubah dari satu negara ke negara lain. Ini juga dikenali sebagai undang-undang pemuliharaan.
Terdapat banyak contoh untuk menerangkan pernyataan di atas, seperti mentol elektrik, yang menggunakan tenaga elektrik dan menukarkan tenaga cahaya dan haba.
Semua jenis mesin dan enjin menggunakan beberapa atau jenis bahan api lain untuk melaksanakan kerja dan memberikan hasil yang berbeza. Malah organisma hidup, makan makanan yang dicerna dan menyediakan tenaga untuk melakukan pelbagai aktiviti.
ΔE = Q + W
Ia boleh dinyatakan dengan persamaan mudah seperti ΔE, iaitu perubahan dalam tenaga dalaman sistem adalah sama dengan jumlah haba (Q) yang mengalir merentasi sempadan sekitar dan kerja dilakukan (W) pada sistem oleh sekitarnya. Tetapi jika aliran haba keluar sistem maka 'Q' akan menjadi negatif, sama seperti jika kerja dilakukan oleh sistem maka 'W' juga akan negatif.
Oleh itu, kita boleh mengatakan bahawa keseluruhan proses bergantung kepada dua faktor, iaitu haba dan kerja, dan sedikit perubahan dalam ini akan menyebabkan perubahan dalam tenaga dalaman sistem. Tetapi seperti yang kita semua tahu bahawa proses ini tidak begitu spontan dan tidak terpakai setiap kali, seperti tenaga tidak pernah secara spontan mengalir dari suhu yang lebih rendah ke suhu yang lebih tinggi.
Definisi Hukum Termodinamik Kedua
Terdapat beberapa cara untuk menyatakan hukum termodinamik kedua, tetapi sebelum itu kita perlu memahami mengapa undang-undang kedua diperkenalkan. Kami fikir bahawa dalam proses sebenar hari ke hari kehidupan undang-undang termodinamik pertama harus memuaskan, tetapi tidak wajib.
Sebagai contoh, pertimbangkan mentol elektrik di dalam bilik yang akan menampung tenaga elektrik menjadi panas (terma) dan tenaga cahaya dan bilik akan menjadi ringan, tetapi sebaliknya tidak mungkin, jika kita memberikan jumlah cahaya dan haba yang sama kepada mentol itu, ia akan ditukar kepada tenaga elektrik. Walaupun penjelasan ini tidak menentang undang-undang termodinamik pertama, sebenarnya, tidak mungkin juga.
Menurut pernyataan Kelvin-Plancks "Tidak mungkin bagi mana-mana peranti yang beroperasi dalam kitaran, menerima haba dari takungan tunggal dan menukarkannya 100% ke dalam kerja, iaitu tidak ada enjin haba yang mempunyai kecekapan terma 100%" .
Malah, Clausius berkata "adalah mustahil untuk membina sebuah peranti yang beroperasi dalam kitaran dan memindahkan haba dari takungan suhu rendah ke takungan suhu tinggi jika tiada kerja luaran".
Oleh itu, dari pernyataan di atas, adalah jelas bahawa Undang-Undang Kedua Termodinamik menjelaskan cara transformasi tenaga berlaku dalam arah tertentu sahaja, yang tidak dibersihkan dalam undang-undang termodinamik pertama.
Undang-undang Termodinamik Kedua juga dikenali sebagai Hukum Peningkatan Entropi, yang mengatakan bahawa dari masa ke masa entropi atau tahap gangguan dalam sistem akan sentiasa meningkat. Contohnya, mengapa kita mendapat lebih banyak kacau, setelah memulakan apa-apa kerja dengan semua perancangan ketika kerja berlangsung. Oleh itu, dengan peningkatan masa, gangguan atau ketidakteraturan juga meningkat.
Fenomena ini berlaku dalam setiap sistem, dengan menggunakan tenaga berguna, tenaga tidak dapat digunakan akan diberikan.
ΔS = ΔS (sistem) + ΔS (sekitar)> 0
Seperti yang dijelaskan sebelumnya, delS yang merupakan jumlah perubahan dalam entropi adalah jumlah perubahan dalam entropi sistem dan persekitaran yang akan meningkat untuk apa-apa proses sebenar dan tidak boleh kurang daripada 0.
Perbezaan Utama Antara Hukum Termodinamik Pertama dan Kedua
Diberikan di bawah adalah perkara penting untuk membezakan antara Hukum Termodinamik Pertama dan Kedua:
- Menurut Undang-Undang Pertama Termodinamik 'Tenaga tidak boleh dicipta dan tidak dimusnahkan, ia hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain'. Mengikut Hukum Termodinamik Kedua, yang tidak melanggar undang-undang pertama, tetapi mengatakan bahawa tenaga yang berubah dari satu negara ke negara yang lain tidak selalu berguna dan 100% diambil. Maka dapat dinyatakan bahwa 'Entropi (derajat gangguan) sistem terpencil tidak pernah berkurang dan selalu meningkat'.
- Hukum Pertama termodinamik boleh dinyatakan sebagai ΔE = Q + W, digunakan untuk pengiraan nilai, jika ada dua kuantiti yang diketahui, manakala Hukum Kedua Termodinamik dapat dinyatakan sebagai ΔS = ΔS (sistem) + ΔS sekitar)> 0 .
- Ungkapan menunjukkan bahawa perubahan dalam tenaga dalaman sistem adalah sama dengan jumlah aliran panas ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan pada sistem oleh sekitar dalam Undang-undang Pertama. Dalam Undang-undang Kedua, jumlah perubahan dalam entropi adalah jumlah perubahan dalam entropi sistem dan persekitaran yang akan meningkat untuk apa-apa proses sebenar dan tidak boleh kurang daripada 0.
Kesimpulannya
Dalam artikel ini, kami membincangkan Termodinamik, yang tidak terhad kepada fizik atau jentera seperti peti sejuk, kereta, mesin basuh tetapi konsep ini boleh digunakan untuk kerja setiap hari. Walaupun di sini kita membezakan dua Hukum Thermodinamik yang paling mengelirukan, seperti yang kita tahu ada dua lagi, yang mudah difahami dan tidak begitu bertentangan.
