قانون اول ترمودینامیك كه به عنوان قانون بقای كار و انرژی نیز شناخته می‌شود، می‌گوید كه حالت تعادل ماكروسكوپی یك سیستم با كمیتی به نام انرژی درونی (U) بیان می‌شود. انرژی درونی دارای خاصیتی است كه برای یك سیستم منزوی (ایزوله) داریم:

U=مقدار ثابت

اگر به سیستم اجازهٔ برهم‌كنش با محیط داده شود، سیستم از حالت ماكروسكوپی اولیهٔ خود به حالت ماكروسكوپی دیگری منتقل می‌شود كه تغییر انرژی درونی را برای این تحول (فرآیند) می‌توان به شكل زیر نشان داد:

$Δ U = Q - W$

كه در این فرمول W، كار ماكروسكوپی انجام شده توسط سیستم در برابر نیروی خارجی و Q مقدار گرمای جذب شده توسط سیستم در طی این فرآیند است.

نمادگذاری

شمیی و فیزیك

چون در شیمی و فیزیك سیستم مورد توجه است، گرما و كاری كه به سیمتم داده می‌شود مورد نظر ماست و انرژی درونی را Q+W در نظر می‌گیریم.(سیستم را بسته,در حالت سكون و در غیاب میداانها در نظر میگیریم)

$\mathrm{d}U=\delta Q+\delta W\,$ ,

where

$d U$ یك افزایش بی‌اندازه كوچك در انرژی درونی سیستم است.,

$δ Q$ یك مقدار بی‌اندازه كوچك از گرما كه به سیستم افزوده می‌شود,

$δ W$ یك كار بی‌اندازه كوچك كه بر روی سیستم انجام می‌شود و

$δ$ نماد دیفرانسیل است.

moffline

309 بحث

دوشنبه 17/3/1389 - 14:12 - 0 تشکر 204367

بسم الله الرحمن الرحیم

قانون دوم ترمودینامیك:

قانون اول ترمودینامیك تنها بیانی از تئوری كار و انرژی یا قانون بقای انرژی است. یك آونگ ساده یا یك آونگ ایده‌آل برای همیشه به نوسان ادامه می‌دهد. فیلمی از یك آونگ كه به جلو و عقب نوسان می‌كند را در نظر بگیرید. اگر ما فیلم را برعكس نشان بدهیم، نخواهیم توانست آن را از حالت عادی تشخیص بدهیم.
اما برداری (نشانگری) برای زمان وجود دارد. دامنهٔ نوسان آونگ به تدریج كوجكتر می‌شود. اگر توپی را از ارتفاع خاصی رها كنید، در هر بار برخورد توپ با زمین، كمتر از دفعهٔ قبل بالا خواهد آمد. فیلمی از این توپ در دنیای واقعی، هنگام پخش برعكس، متفاوت دیده خواهدشد. قطعات یخ در داخل فنجان چای ذوب می‌شوند در حالی كه چای سردتر می‌شود.

هیچ تناقضی با قانون اول ترمودینامیك نخواهد داشت اگر ما ببینیم كه در داخل یك فنجان چای قطعات یخ تشكیل شده و چای گرمتر شود. این با قانون بقای انرژی سازگار است اما «ما هیچگاه چنین چیزی را نمی‌بینیم». قانون دوم ترمودینامیك توضیح می‌دهد كه چرا چنین چیزی اتفاق نمی‌افتد.

بیان كلوین-پلانك
ساخت یك موتور گرمایی سیكلی (چرخه‌ای) كه جر جذب گرما از منبع و انجام كار مساوی با گرمای چذب شده تأثیر دیگری بر محیط نداشته باشد، غیر ممكن است.

یا می‌توان گفت كه: ساخت ماشین گرمایی با بازدهی ۱۰۰ درصد غیرممكن است.

بیان كلازیوس
ساخت یك موتور سیكلی كه تأثیری جز انتقال مداوم گرما از دمای سرد به دمای گرم نداشته باشد، غیر ممكن است.

ارتباط این دو بیان
این دو بیان قانون دوم ترمودینامیك معادل (هم‌ارز) هستند. اگر بتوان یكی از آنها را نقض كرد، دیگری نیز نقض می‌شود.

moffline

309 بحث

دوشنبه 17/3/1389 - 14:21 - 0 تشکر 204373

بسم الله الرحمن الرحیم

قانون سوم ترمودینامیك