Ana Fark - Termodinamiğin Birinci ve İkinci Yasası

Termodinamik, fizik, malzeme bilimleri, mühendislik, kimya, çevre bilimleri ve diğer birçok alanın önemli bir parçasıdır. Termodinamikte dört yasa vardır; termodinamiğin sıfırıncı yasası, termodinamiğin birinci yasası, termodinamiğin ikinci yasası ve termodinamiğin üçüncü yasası. Bu dört yasa, tüm termodinamik süreçlerin onlara uyduğunu iddia eder. Termodinamikte en sık kullanılan kanunlar birinci ve ikinci kanunlardır. Birinci yasa, enerjinin ne yaratılabileceğini ne de yok edilebileceğini söyler. Birinci yasa, enerjinin korunumu yasasının basitçe başka bir versiyonudur. İkinci yasa ise bazı termodinamik süreçlerin yasak olduğunu ileri sürer. Bu makale termodinamiğin birinci ve ikinci yasası arasındaki farklara odaklanmaktadır.

Termodinamiğin Birinci Yasası Nedir?

Termodinamiğin birinci yasası, termodinamik süreçler için ayarlanmış enerjinin korunumu yasasına benzer. Enerjinin korunumu yasasına göre, yalıtılmış bir sistemin toplam enerjisi sabittir. Enerji yaratılamaz veya yok edilemez, ancak bir biçimden diğerine dönüştürülebilir.

Birinci yasa, kapalı bir sistemin iç enerjisindeki artışın, sisteme verilen ısı eksi sistem tarafından yapılan işe eşit olduğunu belirtir. Bu ifade aynı zamanda ΔU= ΔQ- ΔW şeklinde de ifade edilebilir; burada ΔU= iç enerjideki artış, ΔQ= Sisteme sağlanan ısı ve ΔW= Sistem tarafından yapılan iş. (Sistemde iş yapılırsa ΔW negatiftir.)

Birinci yasa bazen ΔU= ΔQ+ ΔW olarak ifade edilir. Birinci yasanın bu biçiminde, sistem üzerinde yapılan iş olarak ΔW alınmalıdır. Sistem tarafından iş yapılıyorsa ΔW negatiftir.

Her neyse, birinci yasa, enerjiyi bir biçimden diğerine dönüştürmenin yolları hakkında hiçbir şey ileri sürmez.

Termodinamiğin İkinci Yasası Nedir?

Termodinamiğin ikinci yasası aşağıdaki gibi çeşitli şekillerde ifade edilebilir.

Mükemmel bir ısı makinesi veya mükemmel bir buzdolabı inşa etmek imkansızdır. Bu, %100 enerji verimliliğine sahip bir ısı makinesinin veya buzdolabının yapılamayacağı anlamına gelir.

Başka bir değişiklik meydana gelmeden ısıyı tamamen işe dönüştürmek imkansızdır. Bu ifade, ısı işe dönüştürüldüğünde enerjinin boşa harcandığını söylüyor. Atık miktarı azaltılabilir. Ancak ortadan kaldırılamaz.

Sürekli hareket eden bir makine yapmak imkansızdır. Bu ifade, enerji zamanla boşa harcandığı için sürekli bir hareket makinesi inşa etmenin imkansız olduğunu ima eder.

Isı, sıcak bir rezervuardan soğuk bir rezervuara akabilir, ancak başka bir değişiklik meydana gelmeden bunun tersi olmaz. Bu ifade, ısının sıcak bir hazneden soğuk bir hazneye iş yapmadan transfer edilebileceğini ima eder. Ancak, soğuk bir hazneden sıcak bir hazneye ısı aktarmak için iş yapılmalıdır.

Tersine çevrilebilir bir Carnot motorundan daha yüksek bir termal verimliliğe sahip hiçbir ısı motoru olamaz. Bu ifade, bir ısı motorunun ısıl veriminin Carnot verimini aşmadığı anlamına gelir. Mümkün olan maksimum termal enerji verimliliğine Carnot verimliliği denir. Bu kavram, belirli bir termodinamik sistemin elde edilebilecek maksimum termal verimliliğini hesaplamamıza izin verdiği için bilimde çok yararlıdır.

Carnot'un ısı motorunun çalışma prensibi

Termodinamiğin Birinci ve İkinci Yasası Arasındaki Fark

Temel fikir:

Birinci yasa: Termodinamiğin birinci yasası, enerjinin korunumu yasasının bir versiyonudur.

İkinci yasa: Termodinamiğin ikinci yasası, doğada ne tür termodinamik süreçlerin yasak olduğunu belirtir.

İçerik:

birinci kanun: Termodinamiğin birinci yasası, enerjinin ne yaratılabileceğini ne de yok edilebileceğini belirtir.

İkinci yasa: Mükemmel bir ısı makinesi veya mükemmel bir buzdolabı inşa etmek imkansızdır. Sürekli hareket eden bir makine yapmak imkansızdır. Isıyı tamamen işe dönüştürmek imkansızdır. Isı, soğuk bir rezervuardan sıcak bir rezervuara kendiliğinden akmaz. Yalıtılmış bir sistemin entropisi asla azalmaz.

Kullanım Alanları:

Birinci yasa: denklem; ΔU= ΔQ+ ΔW, denklemin diğer iki miktarı biliniyorsa, bir miktarın cebirsel değerini hesaplamak için kullanılabilir.

İkinci yasa: İkinci yasa, belirli bir ısı motorunun maksimum ulaşılabilir termal verimliliğini (Carnot verimliliği) hesaplamak için kullanılabilir.

Görünüm inceliği:

Eric Gaba'nın "Carnot ısı motoru" (Sting - fr:Sting) - Commons Wikimedia aracılığıyla Image:Carnot-engine.png, (Public Domain) dayalı kendi çalışması