ตามหนึ่งในสูตรของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

กระบวนการที่เกิดขึ้นเอง (ที่เกิดขึ้นเอง)อธิบายโดยลักษณะดังต่อไปนี้:

1. กระบวนการที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติทั้งหมดดำเนินไปในทิศทางเดียว นั่นคือ มีทิศทางเดียว ตัวอย่างเช่น ความร้อนจากร่างกายที่ร้อนจะผ่านเข้าสู่ร่างกายที่เย็น ก๊าซมีแนวโน้มที่จะครอบครองปริมาตรที่ใหญ่ที่สุด

2. พลังงานบางส่วนส่งผ่านความร้อน กล่าวคือ ระบบส่งผ่านจากสถานะที่ได้รับคำสั่งไปยังสถานะที่มีการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนแบบสุ่มของอนุภาค

3. กระบวนการที่เกิดขึ้นเองสามารถนำมาใช้เพื่อผลิตงานที่มีประโยชน์ได้ เมื่อการเปลี่ยนแปลงดำเนินไป ระบบจะสูญเสียความสามารถในการทำงาน ในสภาวะสมดุลขั้นสุดท้าย มันมีพลังงานน้อยที่สุด

4. ระบบไม่สามารถกลับสู่สถานะเดิมได้โดยไม่ทำการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในตัวมันเองหรือในสภาพแวดล้อม กระบวนการที่เกิดขึ้นเองทั้งหมดนั้นไม่สามารถย้อนกลับทางอุณหพลศาสตร์ได้

5. ในกระบวนการที่เกิดขึ้นเอง สถานะเริ่มต้นมีความน่าจะเป็นน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับแต่ละสถานะที่ต่อเนื่องกันและมีโอกาสน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับสถานะสุดท้าย

กระบวนการที่ไม่เกิดขึ้นเองดำเนินการตามต้นทุนของงาน ในกรณีนี้ ระบบจะเคลื่อนออกจากสภาวะสมดุล (เช่น การอัดแก๊ส การอิเล็กโทรไลซิส)

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์เป็นสมมุติฐาน มีลักษณะทางสถิติและใช้ได้กับระบบที่มีอนุภาคจำนวนมาก

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์มีสูตรดังต่อไปนี้:

1. ความร้อนไม่สามารถถ่ายเทจากร่างกายที่มีความร้อนน้อยกว่าไปเป็นความร้อนที่มากกว่าได้เองตามธรรมชาติ

2. กระบวนการเป็นไปไม่ได้ ผลลัพธ์เดียวคือการแปลงความร้อนเป็นงาน

3. เครื่องจักรเคลื่อนที่ถาวรประเภทที่สองเป็นไปไม่ได้ ความร้อนจากร่างกายที่เย็นที่สุดที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการนี้ไม่สามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งงานได้

นิพจน์เชิงวิเคราะห์ของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์และการให้เหตุผลโดยใช้วัฏจักรการ์โนต์สาระสำคัญของการแสดงออกของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์คือความเชื่อมโยงระหว่างความเป็นธรรมชาติของกระบวนการและการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปี นิพจน์นี้สืบเนื่องมาจากการพิจารณาคำถามเกี่ยวกับความสมบูรณ์ทางทฤษฎีของการเปลี่ยนแปลงความร้อนไปสู่งานในคาร์โนต์แบบย้อนกลับ วงจร

วัฏจักรประกอบด้วยสี่กระบวนการ:

AB- การขยายตัวของไอโซเทอร์มอลเนื่องจากความร้อน ไตรมาสที่ 1เชื่อมต่อกับก๊าซที่อุณหภูมิ T 1;

ดวงอาทิตย์- การขยายตัวแบบอะเดียแบติก

SD- การบีบอัดด้วยความร้อนที่อุณหภูมิ T 2ในกระบวนการนี้ก๊าซจะสูญเสียความร้อน Q2;

ใช่- การบีบอัดแบบอะเดียแบติกสู่สถานะเริ่มต้น

ความร้อนที่ดูดซับ (หรือปล่อยออกมา) ระหว่างการขยายตัวของไอโซเทอร์มอล (หรือการบีบอัด) ของก๊าซอุดมคติหนึ่งโมลมีค่าเท่ากับงาน

ด้วยการขยายตัวแบบอะเดียแบติก (หรือการหดตัว)

การใช้สมการเหล่านี้กับกระบวนการของวัฏจักรที่สอดคล้องกันจะนำไปสู่นิพจน์สำหรับประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ (ประสิทธิภาพ): . (4.3)

สมการ (4.3) คือนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

เพราะ T1‹ T2, แล้ว η <หนึ่ง.

ตามทฤษฎีของ Carnot การแทนที่ก๊าซในอุดมคติด้วยสารอื่นจะไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในประสิทธิภาพ วงจรการ์โนต์ การเปลี่ยนวงจรการ์โนต์ด้วยวงจรอื่นจะทำให้ประสิทธิภาพลดลง (ทฤษฎีบทคลาซิอุส-คาร์โนต์) ดังนั้นแม้ในกรณีของเครื่องยนต์ความร้อนในอุดมคติ เปลี่ยนความร้อนเป็นงานไม่สามารถสมบูรณ์ได้

การแสดงออกของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ช่วยให้เราสามารถแนะนำแนวคิดของเอนโทรปีด้วยความช่วยเหลือซึ่งสาระสำคัญของกฎหมายถูกเปิดเผยในรูปแบบที่สะดวกและทั่วไป

มาเปลี่ยนนิพจน์ (4.3):

บน . (4.4)

อัตราส่วนนี้เรียกว่าความร้อนลดลง สมการ (4.4) แสดงว่าผลรวมเชิงพีชคณิตของความร้อนที่ลดลงเหนือวัฏจักรการ์โนต์แบบผันกลับได้เป็นศูนย์

สำหรับวงจรการ์โนต์ที่ย้อนกลับได้เพียงเล็กน้อย

ความร้อนลดลงเบื้องต้นอยู่ที่ไหน

วงรอบใด ๆ สามารถถูกแทนที่ด้วยชุดของรอบ Carnot ขนาดเล็กอนันต์: .

ในวงเงินจำนวนนี้จะกลายเป็น

ในทฤษฎีปริพันธ์ มีการพิสูจน์แล้วว่าหากอินทิกรัลเหนือเส้นชั้นความสูงปิดมีค่าเท่ากับศูนย์ ดังนั้นอินทิกรัลคือค่าดิฟเฟอเรนเชียลรวมของฟังก์ชันบางอย่างของพารามิเตอร์ที่กำหนดสถานะของระบบ

ที่ไหน ส- นี่คือ เอนโทรปี, ฟังก์ชั่นดังกล่าวของสถานะของระบบซึ่งค่าความต่างทั้งหมดในกระบวนการย้อนกลับนั้นเท่ากับอัตราส่วนของความร้อนต่ออุณหภูมิจำนวนเล็กน้อย

แนวคิดของ "เอนโทรปี" ได้รับการแนะนำโดย Clausius (1850) . นิพจน์นี้เป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์สำหรับกระบวนการที่ย้อนกลับได้

การเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีในกระบวนการย้อนกลับได้เท่ากับการเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีในกระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ กล่าวคือ . ให้เราเปรียบเทียบความร้อนของกระบวนการที่ย้อนกลับและย้อนกลับไม่ได้ ตามกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ . กำลังภายใน ยูเป็นหน้าที่ของสถานะของระบบ ดังนั้น . งานสูงสุดจะทำในกระบวนการย้อนกลับ ดังนั้น

โดยทั่วไปสำหรับกระบวนการย้อนกลับและไม่สามารถย้อนกลับได้ กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์มีนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ดังต่อไปนี้:

ที่นี่ dS = ค่าคงที่และมีเพียงด้านขวาของสมการเท่านั้นที่เปลี่ยนไป กล่าวคือ ค่าของค่าความร้อน หน่วยเอนโทรปี: [ ส] = เจ/โมล เค

สมการรวมของกฎข้อที่หนึ่งและสองของอุณหพลศาสตร์:

การคำนวณการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของก๊าซในอุดมคติ

เราแสดงการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายใน

สมการการหาร (4.6) โดย ตู่เรากำหนดการเปลี่ยนแปลงในเอนโทรปี:

(4.7)

จากสมการก๊าซในอุดมคติ ได้ดังนี้ จากนั้นหลังจากแทนที่ความสัมพันธ์นี้เป็น (4.7):

(4.8)

เรารวมนิพจน์ (4.8) เป็นและรับ สมการการคำนวณการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีของก๊าซในอุดมคติ:

(4.9)

กระบวนการไอโซเทอร์มอล : , (4.10)

ตั้งแต่นั้นมา . (4.11)

กระบวนการไอโซคอริก : . (4.12)

กระบวนการไอโซบาริก : . (4.13)

กระบวนการอะเดียแบติก : . (4.14)

สัจธรรมของพลังค์มีสูตรดังต่อไปนี้: ที่ศูนย์สัมบูรณ์ เอนโทรปีของผลึกที่ก่อตัวขึ้นอย่างถูกต้องของสารบริสุทธิ์จะเท่ากับศูนย์ สมมุติฐานทำให้สามารถคำนวณค่าสัมบูรณ์ของเอนโทรปีได้ ถ้าทราบความร้อนของการเปลี่ยนเฟส และถ้าทราบความจุความร้อนของสารในสถานะการรวมกลุ่มต่างๆ

พลังงานเกิดขึ้นได้อย่างไร มันถูกแปลงจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่งอย่างไร และเกิดอะไรขึ้นกับพลังงานในระบบปิด? คำถามทั้งหมดนี้สามารถตอบได้ตามกฎของอุณหพลศาสตร์ กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์จะกล่าวถึงในรายละเอียดเพิ่มเติมในวันนี้

กฎหมายในชีวิตประจำวัน

กฎหมายใช้บังคับชีวิตประจำวัน กฎหมายจราจรระบุว่าคุณต้องหยุดที่ป้ายหยุด รัฐบาลต้องการให้เงินเดือนส่วนหนึ่งแก่รัฐและรัฐบาลกลาง แม้แต่วิทยาศาสตร์ก็ประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวันได้ ตัวอย่างเช่น กฎแห่งแรงโน้มถ่วงทำนายผลลัพธ์ที่ค่อนข้างแย่สำหรับผู้ที่พยายามจะบิน กฎทางวิทยาศาสตร์อีกชุดหนึ่งที่ส่งผลต่อชีวิตประจำวันคือกฎของอุณหพลศาสตร์ จึงสามารถยกตัวอย่างได้หลายตัวอย่างเพื่อดูว่าสิ่งเหล่านี้ส่งผลต่อชีวิตประจำวันอย่างไร

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์กล่าวว่าพลังงานไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ แต่สามารถเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งเป็นอีกรูปแบบหนึ่งได้ บางครั้งเรียกว่ากฎการอนุรักษ์พลังงาน แล้วสิ่งนี้นำไปใช้กับชีวิตประจำวันได้อย่างไร? ตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์ที่คุณใช้อยู่ตอนนี้ มันกินพลังงาน แต่พลังงานนี้มาจากไหน? กฎข้อที่หนึ่งของเทอร์โมไดนามิกส์บอกเราว่าพลังงานนี้ไม่ได้มาจากอากาศ มันจึงมาจากที่ไหนสักแห่ง

คุณสามารถติดตามพลังงานนี้ คอมพิวเตอร์ใช้พลังงานจากไฟฟ้า แต่ไฟฟ้ามาจากไหน? ถูกต้อง จากโรงไฟฟ้าหรือโรงไฟฟ้าพลังน้ำ หากพิจารณาอย่างที่สองแล้ว ก็จะมีความเกี่ยวข้องกับเขื่อนกั้นแม่น้ำ แม่น้ำมีความเกี่ยวข้องกับพลังงานจลน์ซึ่งหมายความว่าแม่น้ำกำลังไหล เขื่อนแปลงพลังงานจลน์นี้เป็นพลังงานศักย์

โรงไฟฟ้าพลังน้ำทำงานอย่างไร? น้ำใช้หมุนกังหัน เมื่อกังหันหมุน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกตั้งให้เคลื่อนที่ซึ่งจะผลิตกระแสไฟฟ้า กระแสไฟฟ้านี้สามารถทำงานเป็นสายไฟทั้งหมดจากโรงไฟฟ้าไปยังบ้านของคุณ ดังนั้นเมื่อคุณเสียบสายไฟเข้ากับเต้ารับไฟฟ้า ไฟฟ้าจะเข้าสู่คอมพิวเตอร์ของคุณจึงจะสามารถทำงานได้

เกิดอะไรขึ้นที่นี่? มีพลังงานจำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับน้ำในแม่น้ำเป็นพลังงานจลน์อยู่แล้ว แล้วกลายเป็นพลังงานศักย์ จากนั้นเขื่อนก็นำพลังงานศักย์นั้นมาเปลี่ยนให้เป็นไฟฟ้า ซึ่งสามารถเข้าไปในบ้านของคุณและจ่ายไฟให้กับคอมพิวเตอร์ของคุณได้

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

เมื่อศึกษากฎข้อนี้ เราสามารถเข้าใจวิธีการทำงานของพลังงานและสาเหตุที่ทุกอย่างเคลื่อนไปสู่ความโกลาหลและความวุ่นวายที่อาจเกิดขึ้นได้ กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์เรียกอีกอย่างว่ากฎของเอนโทรปี คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าจักรวาลเกิดขึ้นได้อย่างไร? ตามทฤษฎีบิ๊กแบง ก่อนที่ทุกสิ่งจะเกิด พลังงานจำนวนมหาศาลรวมตัวกัน จักรวาลปรากฏขึ้นหลังบิ๊กแบง ทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่ดี แต่มันเป็นพลังงานแบบไหน? ในตอนเริ่มต้น พลังงานทั้งหมดในเอกภพถูกบรรจุไว้ในที่ที่ค่อนข้างเล็กแห่งเดียว ความเข้มข้นที่เข้มข้นนี้แสดงถึงจำนวนมหาศาลที่เรียกว่าพลังงานศักย์ เมื่อเวลาผ่านไป มันแผ่ขยายไปทั่วจักรวาลอันกว้างใหญ่ของเรา

ในระดับที่เล็กกว่ามาก อ่างเก็บน้ำที่เขื่อนกักเก็บน้ำไว้มีพลังงานศักย์ เนื่องจากตำแหน่งของมันทำให้สามารถไหลผ่านเขื่อนได้ ในแต่ละกรณี พลังงานที่เก็บไว้ เมื่อถูกปลดปล่อยออกมา จะกระจายออกไปและกระจายออกไปโดยไม่ต้องใช้ความพยายามใดๆ กล่าวอีกนัยหนึ่ง การปล่อยพลังงานศักย์เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเองโดยไม่จำเป็นต้องใช้ทรัพยากรเพิ่มเติม เมื่อมีการกระจายพลังงาน พลังงานบางส่วนจะถูกแปลงเป็นพลังงานที่มีประโยชน์และทำงานบางอย่าง ส่วนที่เหลือจะถูกแปลงเป็นใช้ไม่ได้เรียกง่ายๆว่าความร้อน

ในขณะที่เอกภพยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง จักรวาลก็มีพลังงานที่ใช้ได้น้อยลงเรื่อยๆ ถ้ามีประโยชน์น้อยกว่าก็ทำงานได้น้อยลง เนื่องจากน้ำไหลผ่านเขื่อนจึงมีพลังงานที่มีประโยชน์น้อยกว่า การลดลงของพลังงานที่ใช้งานได้เมื่อเวลาผ่านไปนี้เรียกว่าเอนโทรปี โดยที่เอนโทรปีคือปริมาณพลังงานที่ไม่ได้ใช้ในระบบ และระบบเป็นเพียงการรวมตัวของวัตถุที่ประกอบขึ้นเป็นทั้งหมด

เอนโทรปีสามารถเรียกได้ว่าเป็นปริมาณของการสุ่มหรือความโกลาหลในองค์กรที่ไม่มีองค์กร เมื่อพลังงานที่ใช้ได้ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป ความระส่ำระสายและความโกลาหลก็เพิ่มขึ้น ดังนั้น เมื่อพลังงานศักย์สะสมถูกปลดปล่อยออกมา สิ่งเหล่านี้ไม่ได้ถูกแปลงเป็นพลังงานที่มีประโยชน์ทั้งหมด ระบบทั้งหมดประสบกับการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีเมื่อเวลาผ่านไป นี่เป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องเข้าใจ และปรากฏการณ์นี้เรียกว่ากฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

เอนโทรปี: การสุ่มหรือข้อบกพร่อง

อย่างที่คุณอาจเดาได้ กฎข้อที่สองเป็นไปตามกฎข้อแรก ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่ากฎการอนุรักษ์พลังงาน และระบุว่าพลังงานไม่สามารถสร้างได้และไม่สามารถถูกทำลายได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ปริมาณพลังงานในจักรวาลหรือระบบใดๆ มีค่าคงที่ กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์มักเรียกว่ากฎของเอนโทรปี และถือได้ว่าเมื่อเวลาผ่านไป พลังงานจะมีประโยชน์น้อยลงและคุณภาพจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป เอนโทรปีคือระดับของการสุ่มหรือข้อบกพร่องที่ระบบมี หากระบบไม่เป็นระเบียบแสดงว่ามีเอนโทรปีขนาดใหญ่ หากระบบมีข้อบกพร่องหลายอย่าง แสดงว่าเอนโทรปีต่ำ

กล่าวง่ายๆ กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ระบุว่าเอนโทรปีของระบบไม่สามารถลดลงได้เมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งหมายความว่าในธรรมชาติสิ่งต่าง ๆ เปลี่ยนจากสภาวะที่เป็นระเบียบไปเป็นสภาวะที่ไม่เป็นระเบียบ และมันกลับไม่ได้ ระบบจะไม่เป็นระเบียบมากขึ้นด้วยตัวมันเอง กล่าวอีกนัยหนึ่งโดยธรรมชาติแล้ว เอนโทรปีของระบบจะเพิ่มขึ้นเสมอ วิธีคิดอย่างหนึ่งก็คือบ้านของคุณ หากคุณไม่เคยทำความสะอาดและดูดฝุ่น อีกไม่นาน คุณก็จะพบกับปัญหาร้ายแรง เอนโทรปีเพิ่มขึ้น! เพื่อลดความมัน จำเป็นต้องใช้พลังงานในการใช้เครื่องดูดฝุ่นและไม้ถูพื้นเพื่อทำความสะอาดพื้นผิวของฝุ่น บ้านจะไม่ทำความสะอาดตัวเอง

กฎข้อที่สองของเทอร์โมไดนามิกส์คืออะไร? สูตรในคำง่าย ๆ กล่าวว่าเมื่อพลังงานเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปสู่อีกรูปแบบหนึ่ง สสารจะเคลื่อนที่อย่างอิสระ หรือเอนโทรปี (ความผิดปกติ) ในระบบปิดเพิ่มขึ้น ความแตกต่างของอุณหภูมิ ความดัน และความหนาแน่นมักจะลดลงในแนวนอนเมื่อเวลาผ่านไป เนื่องจากแรงโน้มถ่วง ความหนาแน่น และความดันไม่เท่ากันในแนวตั้ง ความหนาแน่นและความดันที่ด้านล่างจะมากกว่าที่ด้านบน เอนโทรปีเป็นตัววัดการแพร่กระจายของสสารและพลังงานทุกที่ที่เข้าถึงได้ สูตรที่พบบ่อยที่สุดของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับรูดอล์ฟเคลาเซียสที่กล่าวว่า:

เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างอุปกรณ์ที่ไม่ก่อให้เกิดผลกระทบอื่นนอกจากการถ่ายเทความร้อนจากร่างกายที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าไปยังร่างกายที่มีอุณหภูมิสูงขึ้น

กล่าวอีกนัยหนึ่งทุกอย่างพยายามรักษาอุณหภูมิเท่าเดิมเมื่อเวลาผ่านไป มีกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์หลายสูตรที่ใช้คำศัพท์ต่างกัน แต่ทั้งหมดมีความหมายเหมือนกัน คำสั่งของ Clausius อื่น:

ความร้อนไม่ได้เคลื่อนจากที่เย็นกว่าไปสู่ร่างกายที่ร้อนกว่า

กฎข้อที่สองใช้กับระบบขนาดใหญ่เท่านั้น มันเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมที่เป็นไปได้ของระบบที่ไม่มีพลังงานหรือสสาร ยิ่งระบบมีขนาดใหญ่เท่าใด กฎข้อที่สองก็ยิ่งมีโอกาสมากขึ้นเท่านั้น

ถ้อยคำของกฎหมายอื่น:

เอนโทรปีทั้งหมดจะเพิ่มขึ้นตามกระบวนการที่เกิดขึ้นเอง

การเพิ่มขึ้นของเอนโทรปี ΔS ในระหว่างกระบวนการต้องเกินหรือเท่ากับอัตราส่วนของปริมาณความร้อน Q ที่ถ่ายโอนไปยังระบบไปยังอุณหภูมิ T ที่ความร้อนถูกถ่ายเท

ระบบอุณหพลศาสตร์

โดยทั่วไปแล้ว การกำหนดกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์แบบง่าย ๆ ระบุว่าความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างระบบที่สัมผัสกันมีแนวโน้มที่จะเท่ากัน และงานนั้นสามารถหาได้จากความแตกต่างที่ไม่สมดุลเหล่านี้ แต่ในกรณีนี้ มีการสูญเสียพลังงานความร้อน และเอนโทรปีเพิ่มขึ้น ความแตกต่างของความดัน ความหนาแน่น และอุณหภูมิมีแนวโน้มที่จะเท่ากันหากได้รับโอกาส ความหนาแน่นและความดัน แต่ไม่ใช่อุณหภูมิ ขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วง เครื่องยนต์ความร้อนเป็นอุปกรณ์ทางกลที่ให้การทำงานที่มีประโยชน์เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างร่างกายทั้งสอง

ระบบอุณหพลศาสตร์เป็นระบบที่โต้ตอบและแลกเปลี่ยนพลังงานกับพื้นที่โดยรอบ การแลกเปลี่ยนและการโอนจะต้องเกิดขึ้นอย่างน้อยสองวิธี วิธีหนึ่งควรถ่ายเทความร้อน ถ้าระบบเทอร์โมไดนามิกส์ "อยู่ในสมดุล" จะไม่สามารถเปลี่ยนสถานะหรือสถานะได้โดยไม่กระทบต่อสิ่งแวดล้อม พูดง่ายๆ ก็คือ หากคุณอยู่ในภาวะสมดุล คุณคือ "ระบบแห่งความสุข" ไม่มีอะไรที่คุณสามารถทำได้ หากคุณต้องการทำอะไร คุณต้องมีปฏิสัมพันธ์กับโลกภายนอก

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์: การย้อนกลับไม่ได้ของกระบวนการ

เป็นไปไม่ได้ที่จะมีกระบวนการแบบวนซ้ำ (ซ้ำ) ที่เปลี่ยนความร้อนให้เป็นงานอย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้ยังเป็นไปไม่ได้ที่จะมีกระบวนการที่ถ่ายเทความร้อนจากวัตถุเย็นไปยังวัตถุอุ่นโดยไม่ต้องใช้งาน พลังงานบางอย่างในปฏิกิริยาจะสูญเสียไปกับความร้อนเสมอ นอกจากนี้ ระบบไม่สามารถแปลงพลังงานทั้งหมดเป็นพลังงานงานได้ ส่วนที่สองของกฎหมายมีความชัดเจนมากขึ้น

ร่างกายที่เย็นชาไม่สามารถทำให้ร่างกายอบอุ่นได้ ความร้อนมักจะไหลจากบริเวณที่อุ่นกว่าไปยังที่เย็นกว่า หากความร้อนเปลี่ยนจากที่เย็นไปเป็นอุ่นขึ้น ตรงกันข้ามกับสิ่งที่ "เป็นธรรมชาติ" ดังนั้นระบบจึงต้องดำเนินการบางอย่างเพื่อให้เกิดขึ้น ในธรรมชาติ - กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ นี่อาจเป็นกฎที่มีชื่อเสียงที่สุด (อย่างน้อยในหมู่นักวิทยาศาสตร์) และกฎหมายที่สำคัญของวิทยาศาสตร์ทั้งหมด หนึ่งในคำพูดของเขา:

เอนโทรปีของจักรวาลมีแนวโน้มสูงสุด

กล่าวอีกนัยหนึ่ง เอนโทรปียังคงเท่าเดิมหรือใหญ่ขึ้น เอนโทรปีของจักรวาลไม่มีวันลดลง ปัญหาคือสิ่งนี้เป็นจริงเสมอ หากคุณนำขวดน้ำหอมมาฉีดในห้อง ในไม่ช้าอะตอมที่มีกลิ่นหอมก็จะเข้ามาเติมเต็มพื้นที่ทั้งหมด และกระบวนการนี้ไม่สามารถย้อนกลับได้

ความสัมพันธ์ในอุณหพลศาสตร์

กฎของอุณหพลศาสตร์อธิบายถึงความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานความร้อนหรือความร้อนกับพลังงานรูปแบบอื่นๆ และผลกระทบของพลังงานที่มีต่อสสาร กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์กล่าวว่าพลังงานไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ ปริมาณพลังงานทั้งหมดในจักรวาลยังคงไม่เปลี่ยนแปลง กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์เกี่ยวกับคุณภาพของพลังงาน โดยระบุว่าเมื่อมีการถ่ายโอนหรือแปลงพลังงาน พลังงานที่ใช้งานได้มากขึ้นจะสูญเสียไป กฎข้อที่สองยังระบุด้วยว่ามีแนวโน้มตามธรรมชาติที่ระบบที่แยกออกมาจะมีระเบียบมากขึ้น

แม้ว่าคำสั่งซื้อจะเพิ่มขึ้นในบางสถานที่ เมื่อคุณคำนึงถึงระบบทั้งหมด รวมถึงสภาพแวดล้อม เอนโทรปีก็จะเพิ่มขึ้นเสมอ ในอีกตัวอย่างหนึ่ง ผลึกอาจก่อตัวขึ้นจากสารละลายเกลือเมื่อน้ำระเหย ผลึกมีลำดับมากกว่าโมเลกุลเกลือในสารละลาย อย่างไรก็ตามน้ำระเหยนั้นมีความไม่เป็นระเบียบมากกว่าน้ำที่เป็นของเหลว กระบวนการนี้โดยรวมส่งผลให้เกิดความผิดปกติเพิ่มขึ้น

งานและพลังงาน

กฎข้อที่สองอธิบายว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานกลอย่างมีประสิทธิภาพ 100 เปอร์เซ็นต์ ตัวอย่างคือรถยนต์ หลังจากกระบวนการให้ความร้อนกับแก๊สเพื่อเพิ่มแรงดันในการขับเคลื่อนลูกสูบ จะมีความร้อนเหลืออยู่ในแก๊สเสมอซึ่งไม่สามารถใช้ทำงานเพิ่มเติมได้ ความร้อนเหลือทิ้งนี้ต้องถูกทิ้งโดยถ่ายโอนไปยังหม้อน้ำ ในกรณีของเครื่องยนต์รถยนต์ ทำได้โดยการแยกเชื้อเพลิงใช้แล้วและส่วนผสมของอากาศออกสู่บรรยากาศ

นอกจากนี้ อุปกรณ์ใดๆ ที่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวจะสร้างแรงเสียดทานที่เปลี่ยนพลังงานกลให้เป็นความร้อน ซึ่งมักจะใช้ไม่ได้และต้องนำออกจากระบบโดยถ่ายโอนไปยังหม้อน้ำ เมื่อตัวร้อนและตัวเย็นสัมผัสกัน พลังงานความร้อนจะไหลจากตัวที่ร้อนไปยังตัวที่เย็นจนกระทั่งถึงสมดุลทางความร้อน อย่างไรก็ตาม ความร้อนจะไม่กลับมาเป็นอย่างอื่น ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างร่างกายทั้งสองจะไม่เพิ่มขึ้นตามธรรมชาติ การย้ายความร้อนจากตัวเย็นไปยังตัวร้อนต้องทำงานโดยใช้แหล่งพลังงานภายนอก เช่น ปั๊มความร้อน

ชะตากรรมของจักรวาล

กฎข้อที่สองยังทำนายจุดจบของจักรวาล นี่คือระดับสูงสุดของความไม่เป็นระเบียบ หากมีความสมดุลทางความร้อนคงที่ทุกที่ การทำงานไม่สามารถทำได้และพลังงานทั้งหมดจะจบลงด้วยการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอะตอมและโมเลกุล ตามข้อมูลสมัยใหม่ Metagalaxy เป็นระบบที่ไม่อยู่กับที่และไม่มีการพูดถึงความตายด้วยความร้อนของจักรวาล การตายจากความร้อนเป็นสภาวะสมดุลทางความร้อนซึ่งกระบวนการทั้งหมดยุติลง

ตำแหน่งนี้ผิดพลาดเนื่องจากกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ใช้กับระบบปิดเท่านั้น และจักรวาลอย่างที่คุณทราบนั้นไร้ขอบเขต อย่างไรก็ตาม คำว่า "การตายด้วยความร้อนของจักรวาล" บางครั้งใช้เพื่อแสดงสถานการณ์สำหรับการพัฒนาในอนาคตของจักรวาล ตามคำที่มันจะขยายไปสู่ความมืดของอวกาศจนถึงอนันต์จนกลายเป็นฝุ่นเย็นที่กระจัดกระจาย

บทบัญญัติพื้นฐานของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ ซึ่งเป็นกรณีพิเศษของกฎทั่วไปว่าด้วยการอนุรักษ์และการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน ระบุว่าความร้อนสามารถเปลี่ยนเป็นงานและทำงานเป็นความร้อนได้ โดยไม่ต้องกำหนดเงื่อนไขที่การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เป็นไปได้

เขาไม่ได้พิจารณาคำถามเกี่ยวกับทิศทางของกระบวนการทางความร้อนเลย และหากไม่รู้ทิศทางนี้ ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะทำนายลักษณะและผลลัพธ์ของมัน

ตัวอย่างเช่น กฎข้อแรกไม่ได้แก้ปัญหาว่าการถ่ายเทความร้อนจากร่างกายที่ร้อนไปเป็นความเย็นหรือในทางกลับกันจะเกิดขึ้น การสังเกตและการทดลองทุกวันแสดงให้เห็นว่าความร้อนสามารถถ่ายเทโดยตัวมันเองจากวัตถุร้อนไปยังวัตถุที่เย็นกว่าเท่านั้น การถ่ายเทความร้อนจากตัวที่ร้อนไปยังตัวกลางจะเกิดขึ้นจนกระทั่งอุณหภูมิสมดุลกับสิ่งแวดล้อมอย่างสมบูรณ์ ด้วยค่าใช้จ่ายของงานเท่านั้นที่สามารถเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ของความร้อนได้

คุณสมบัติของความร้อนนี้แตกต่างอย่างมากจากการทำงาน

งานก็เหมือนกับพลังงานประเภทอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการใดๆ ทั้งสิ้น จะถูกเปลี่ยนเป็นความร้อนได้อย่างง่ายดายและสมบูรณ์ ในสมัยโบราณมนุษย์รู้จักการเปลี่ยนงานเป็นความร้อนโดยสมบูรณ์ เมื่อเขาจุดไฟด้วยการถูไม้สองชิ้น กระบวนการเปลี่ยนงานเป็นความร้อนเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในธรรมชาติ: การเสียดสี การกระแทก การเบรก ฯลฯ

ความร้อนมีพฤติกรรมแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่น ในเครื่องยนต์ทำความร้อน การเปลี่ยนแปลงของความร้อนในการทำงานจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างแหล่งความร้อนและตัวระบายความร้อน อย่างไรก็ตามความร้อนทั้งหมดไม่สามารถเปลี่ยนเป็นงานได้

จากสิ่งที่กล่าวกันว่ามีความแตกต่างอย่างลึกซึ้งระหว่างการแปลงความร้อนเป็นงานและในทางกลับกัน กฎหมายที่อนุญาตให้คุณระบุทิศทางของการไหลของความร้อนและกำหนดขีด จำกัด สูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับการแปลงความร้อนเป็นงานในเครื่องยนต์ความร้อนนั้นเป็นกฎหมายใหม่ที่ได้รับจากประสบการณ์ นี่เป็นกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ซึ่งมีความสำคัญโดยทั่วไปสำหรับกระบวนการทางความร้อนทั้งหมด กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ไม่จำกัดเฉพาะเทคโนโลยี มันถูกใช้ในฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา ดาราศาสตร์ ฯลฯ.

ในปี ค.ศ. 1824 Sadi Carnot วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสในการอภิปรายเรื่องแรงขับเคลื่อนของไฟ ได้สรุปสาระสำคัญของกฎข้อที่สอง

ในยุค 50 ของศตวรรษที่ผ่านมา Clausius ได้กำหนดกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ทั่วไปและทันสมัยที่สุดในรูปแบบของสมมติฐานต่อไปนี้: ความร้อนไม่สามารถถ่ายเทจากตัวเย็นไปสู่ตัวที่ร้อนกว่าได้ด้วยกระบวนการอิสระ (ไม่มีการชดเชย)". สมมุติฐานของ Clausius ควรถูกพิจารณาว่าเป็นกฎแห่งการทดลอง ซึ่งได้มาจากการสังเกตธรรมชาติโดยรอบ ข้อสรุปของเคลาซิอุสมีขึ้นเกี่ยวกับสาขาวิชาเทคโนโลยี แต่ปรากฏว่ากฎข้อที่สองเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางกายภาพและเคมีก็ถูกต้องเช่นกัน สมมุติฐานของ Clausius เช่นเดียวกับสูตรอื่นๆ ทั้งหมดของกฎข้อที่สอง เป็นการแสดงออกถึงกฎธรรมชาติพื้นฐานแต่ไม่สัมบูรณ์ เนื่องจากมันถูกกำหนดขึ้นโดยสัมพันธ์กับวัตถุที่มีมิติจำกัดในสภาพโลกรอบตัวเรา

ควบคู่ไปกับคลอเซียสในปี ค.ศ. 1851 ทอมสันได้เสนอกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์อีกรูปแบบหนึ่ง ซึ่งตามมาด้วยว่าไม่ใช่ความร้อนทั้งหมดที่ได้รับจากแหล่งความร้อนจะสามารถทำงานได้ แต่มีบางส่วนเท่านั้น

ความร้อนส่วนหนึ่งต้องไปที่ตัวระบายความร้อน

ดังนั้นการได้งานจึงจำเป็นต้องมีแหล่งความร้อนที่มีอุณหภูมิสูงหรือ อ่างความร้อนและแหล่งความร้อนอุณหภูมิต่ำหรือ ตัวรับความร้อน. นอกจากนี้ สมมุติฐานของทอมสันยังแสดงให้เห็นว่า เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องเคลื่อนไหวถาวรที่จะสร้างงานโดยใช้พลังงานภายในของทะเล มหาสมุทร และอากาศเท่านั้น ตำแหน่งนี้สามารถกำหนดเป็นกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ได้: "การใช้งานเครื่องเคลื่อนที่ถาวรประเภทที่สองเป็นไปไม่ได้" โดยเครื่องจักรเคลื่อนที่ถาวรประเภทที่สองหมายถึงเครื่องยนต์ที่สามารถแปลงความร้อนทั้งหมดที่ได้รับจากแหล่งเดียวเท่านั้นให้เป็นงานได้อย่างสมบูรณ์

นอกเหนือจากข้างต้น ยังมีอีกหลายสูตรของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้ว ไม่ได้แนะนำอะไรใหม่ ๆ และดังนั้นจึงไม่ได้ให้ไว้

เอนโทรปี

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ เช่น กฎข้อที่หนึ่ง (กฎการอนุรักษ์พลังงาน) ได้รับการกำหนดขึ้นโดยสังเกตจากประสบการณ์ มันถูกคิดค้นขึ้นครั้งแรกโดย Clausius: "ความร้อนเองส่งผ่านจากร่างกายที่มีอุณหภูมิสูงกว่าไปยังร่างกายที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าเท่านั้นและไม่สามารถเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามได้เอง"

ถ้อยคำอื่น: ทั้งหมด กระบวนการที่เกิดขึ้นเองในธรรมชาติไปกับการเพิ่มขึ้น เอนโทรปี. (เอนโทรปี- การวัดความสุ่ม ความผิดปกติของระบบ) พิจารณาระบบของวัตถุสัมผัสสองตัวที่มีอุณหภูมิต่างกัน อบอุ่นจะเคลื่อนจากร่างกายที่มีอุณหภูมิสูงขึ้นไปยังร่างกายที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าจนกว่าอุณหภูมิของร่างกายทั้งสองจะเท่ากัน ในกรณีนี้จำนวนหนึ่งจะถูกโอนจากร่างหนึ่งไปยังอีกร่างหนึ่ง ความร้อนดีคิว แต่ เอนโทรปีในเวลาเดียวกันร่างกายที่หนึ่งจะลดลงในปริมาณที่น้อยกว่าจะเพิ่มขึ้นสำหรับร่างกายที่สองซึ่งจะใช้เวลา ความอบอุ่นเนื่องจากตามคำจำกัดความ dS=dQ/T (อุณหภูมิในตัวส่วน!) อันเป็นผลจากสิ่งนี้ เอนโทรปีของกระบวนการที่เกิดขึ้นเองระบบของสองร่างจะมากกว่าผลรวม เอนโทรปีเนื้อหาเหล่านี้ก่อนเริ่มกระบวนการ กล่าวอีกนัยหนึ่ง กระบวนการที่เกิดขึ้นเองการถ่ายเทความร้อนจากร่างกายที่มีอุณหภูมิสูงไปยังร่างกายที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า เอนโทรปีระบบของทั้งสองร่างนี้เพิ่มขึ้น!

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของเอนโทรปีของระบบปิด:

ก) เอนโทรปีของระบบปิดที่ทำวงจรคาร์โนต์แบบย้อนกลับไม่เปลี่ยนแปลง:

ΔS arr =0, S=const.

ข) เอนโทรปีของระบบปิดที่ทำวงจรการ์โนต์กลับไม่ได้เพิ่มขึ้น:

∆S unmod >0.

c) เอนโทรปีของระบบปิดไม่ลดลงสำหรับกระบวนการใด ๆ ที่เกิดขึ้น: ΔS≥0

ด้วยการเปลี่ยนแปลงเบื้องต้นในสถานะของระบบปิด เอนโทรปีไม่ลดลง: dS≥0 เครื่องหมายเท่ากับหมายถึงกระบวนการที่ย้อนกลับได้ และเครื่องหมายอสมการหมายถึงกระบวนการที่ย้อนกลับไม่ได้ จุด c) เป็นหนึ่งในสูตรของกฎข้อที่สอง (เริ่มต้น) ของอุณหพลศาสตร์ สำหรับกระบวนการตามอำเภอใจที่เกิดขึ้นในระบบเทอร์โมไดนามิก ความสัมพันธ์จะเป็นจริง:

โดยที่ T คืออุณหภูมิของร่างกายที่รายงาน พลังงานของระบบอุณหพลศาสตร์ δQ ในกระบวนการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสถานะของระบบ การใช้กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์สำหรับ δQ อสมการก่อนหน้านี้สามารถเขียนใหม่ได้ในรูปแบบที่รวมกฎข้อที่หนึ่งและที่สองของเทอร์โมไดนามิกส์เข้าด้วยกัน: TdS ≥ dU+δA

คุณสมบัติของเอนโทรปี

1. เอนโทรปีเป็นฟังก์ชันของรัฐ หากกระบวนการดำเนินการไปตามอะเดียบัต เอนโทรปีของระบบจะไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นอะเดียแบทจึงเป็นไอเซนโทรปด้วย อะเดียบัต (ไอโซเอนโทรป) ที่ "สูงกว่า" แต่ละตัวสอดคล้องกับค่าเอนโทรปีที่มากขึ้น ง่ายต่อการตรวจสอบโดยดำเนินกระบวนการไอโซเทอร์มอลระหว่างจุดที่ 1 และ 2 ซึ่งอยู่บนอะเดียบัตต่างๆ (*ดูรูป) ในกระบวนการนี้ T=const ดังนั้น S2-S1=Q/T สำหรับก๊าซในอุดมคติ Q เท่ากับงาน A ที่ระบบทำ และเนื่องจาก A>0 มันหมายถึง S 2 >S 1 ดังนั้นการรู้ว่าระบบอะเดียแบติกมีลักษณะอย่างไร เป็นการง่ายที่จะตอบคำถามเกี่ยวกับการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีในระหว่างกระบวนการใดๆ ระหว่างสถานะสมดุลที่ 1 และ 2 ที่เราสนใจ เอนโทรปีคือปริมาณการเติม: เอนโทรปีของระบบมาโครเท่ากับผลรวมของเอนโทรปีของแต่ละส่วน

3. คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของเอนโทรปีคือเอนโทรปีของระบบมาโครปิด (เช่น ฉนวนความร้อน) ไม่ลดลง - จะเพิ่มขึ้นหรือคงที่ หากระบบไม่ปิด เอนโทรปีของระบบก็สามารถเพิ่มหรือลดได้

หลักการของการเพิ่มเอนโทรปีของระบบปิดเป็นอีกสูตรหนึ่งของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ขนาดของเอนโทรปีที่เพิ่มขึ้นในระบบมาโครแบบปิดสามารถทำหน้าที่เป็นตัววัดความกลับไม่ได้ของกระบวนการที่เกิดขึ้นในระบบ ในกรณีที่จำกัด เมื่อกระบวนการสามารถย้อนกลับได้ เอนโทรปีของระบบมาโครแบบปิดจะไม่เปลี่ยนแปลง

ความแตกต่าง ΔS ของเอนโทรปีในสองสถานะของระบบมีความหมายทางกายภาพ เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีในกรณีที่ระบบเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งกลับไม่ได้ คุณต้องคิดกระบวนการแบบย้อนกลับบางประเภทที่เชื่อมโยงสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้าย และค้นหาความร้อนที่ลดลงที่ระบบได้รับ ในช่วงเปลี่ยนผ่านดังกล่าว

ข้าว. 3.12.4 - กระบวนการขยายก๊าซกลับไม่ได้ "เป็นโมฆะ" ในกรณีที่ไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อน

เฉพาะสถานะเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายของก๊าซในกระบวนการนี้เท่านั้นที่อยู่ในสภาวะสมดุล และสามารถอธิบายได้ในแผนภาพ (p, V) จุด (a) และ (b) ที่สอดคล้องกับสถานะเหล่านี้อยู่บนไอโซเทอร์มเดียวกัน ในการคำนวณการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปี ΔS เราสามารถพิจารณาการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิความร้อนที่ย้อนกลับได้จาก (a) เป็น (b) เนื่องจากในระหว่างการขยายตัวของไอโซเทอร์มอล ก๊าซจะได้รับความร้อนจำนวนหนึ่งจากวัตถุโดยรอบ Q > 0 เราสามารถสรุปได้ว่าเอนโทรปีเพิ่มขึ้นระหว่างการขยายตัวของก๊าซที่ไม่สามารถย้อนกลับได้: ΔS > 0

อีกตัวอย่างหนึ่งของกระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้คือการถ่ายเทความร้อนที่ความแตกต่างของอุณหภูมิจำกัด ในรูป 3.12.5 แสดงวัตถุสองชิ้นที่อยู่ในเปลือกอะเดียแบติก อุณหภูมิร่างกายเริ่มต้น T 1 และ T 2< T 1 . При теплообмене температуры тел постепенно выравниваются. Более теплое тело отдает некоторое количество теплоты, а более холодное – получает. Приведенное тепло, получаемое холодным телом, превосходит по модулю приведенное тепло, отдаваемое горячим телом. Отсюда следует, что изменение энтропии замкнутой системы в необратимом процессе теплообмена ΔS > 0.

การเติบโตของเอนโทรปีเป็นคุณสมบัติทั่วไปของกระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้เองทั้งหมดในระบบเทอร์โมไดนามิกที่แยกได้ ด้วยกระบวนการที่ย้อนกลับได้ในระบบที่แยกได้ เอนโทรปีไม่เปลี่ยนแปลง: ΔS≥0 ความสัมพันธ์นี้เรียกว่ากฎการเพิ่มเอนโทรปี ในกระบวนการใดๆ ที่เกิดขึ้นในระบบแยกทางเทอร์โมไดนามิก เอนโทรปียังคงไม่เปลี่ยนแปลงหรือเพิ่มขึ้น

ดังนั้นเอนโทรปีจึงระบุทิศทางของกระบวนการที่เกิดขึ้นเอง การเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีบ่งชี้ว่าระบบกำลังเข้าสู่สภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ ในสภาวะสมดุล เอนโทรปีรับค่าสูงสุด กฎการเพิ่มเอนโทรปีสามารถใช้เป็นกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ได้

ในปี 1878 L. Boltzmann ได้ตีความความน่าจะเป็นของแนวคิดเรื่องเอนโทรปี เขาเสนอให้พิจารณาเอนโทรปีเป็นตัวชี้วัดความผิดปกติทางสถิติในระบบเทอร์โมไดนามิกแบบปิด กระบวนการที่เกิดขึ้นเองทั้งหมดในระบบปิด ทำให้ระบบเข้าใกล้สภาวะสมดุลมากขึ้น และมาพร้อมกับเอนโทรปีที่เพิ่มขึ้น มุ่งไปที่การเพิ่มความเป็นไปได้ของรัฐ

สถานะใดๆ ของระบบมหภาคที่มีอนุภาคจำนวนมากสามารถรับรู้ได้หลายวิธี ความน่าจะเป็นทางอุณหพลศาสตร์ W ของสถานะระบบคือจำนวนวิธีที่สามารถรับรู้สถานะที่กำหนดของระบบมหภาค หรือจำนวนไมโครสเตทที่รับรู้สถานะมาโครที่กำหนด ตามคำจำกัดความ ความน่าจะเป็นทางอุณหพลศาสตร์คือ W >> 1

ตัวอย่างเช่น หากมีก๊าซ 1 โมลในถัง ดังนั้น N จำนวนมากในการวางโมเลกุลในภาชนะสองซีกก็เป็นไปได้: จำนวนของ Avogadro อยู่ที่ไหน แต่ละคนเป็นไมโครสเตท

ไมโครสเตทเพียงตัวเดียวเท่านั้นที่สอดคล้องกับกรณีที่โมเลกุลทั้งหมดถูกรวบรวมไว้ครึ่งหนึ่ง (เช่น อันที่ถูกต้อง) ของภาชนะ ความน่าจะเป็นของเหตุการณ์ดังกล่าวแทบจะเป็นศูนย์ ไมโครสเตทจำนวนมากที่สุดสอดคล้องกับสภาวะสมดุล ซึ่งโมเลกุลมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งปริมาตร ดังนั้นสภาวะสมดุลจึงเป็นไปได้มากที่สุด ในทางกลับกัน สภาวะสมดุลคือสภาวะของความผิดปกติที่ใหญ่ที่สุดในระบบอุณหพลศาสตร์และสภาวะที่มีเอนโทรปีสูงสุด

ตามที่ Boltzmann กล่าว เอนโทรปี S ของระบบและความน่าจะเป็นทางอุณหพลศาสตร์ W มีความสัมพันธ์กันดังนี้: S=klnW โดยที่ k = 1.38·10 –23 J/K คือค่าคงที่ของ Boltzmann ดังนั้น เอนโทรปีจึงถูกกำหนดโดยลอการิทึมของจำนวนไมโครสเตทที่สามารถรับรู้มาโครสเตตที่กำหนดได้ ดังนั้นเอนโทรปีจึงถือได้ว่าเป็นตัวชี้วัดความน่าจะเป็นของสถานะของระบบอุณหพลศาสตร์ การตีความความน่าจะเป็นของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ช่วยให้ระบบเบี่ยงเบนโดยธรรมชาติของระบบจากสภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ การเบี่ยงเบนดังกล่าวเรียกว่าการผันผวน ในระบบที่มีอนุภาคจำนวนมาก การเบี่ยงเบนที่มีนัยสำคัญจากสภาวะสมดุลนั้นไม่น่าเป็นไปได้อย่างยิ่ง

กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์แบบวงกลมหรือวัฏจักร

ในกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ที่พิจารณาก่อนหน้านี้ เพื่อศึกษาประเด็นของการได้มาซึ่งงานอันเนื่องมาจากความร้อนที่ให้มา หรือเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของของไหลทำงาน หรือเป็นผลมาจากทั้งสองอย่างพร้อมกัน ด้วยการขยายตัวของแก๊สในกระบอกสูบเพียงครั้งเดียว ทำให้ได้งานในปริมาณที่จำกัด แท้จริงแล้วในกระบวนการใดๆ ของก๊าซรีเนียมในกระบอกสูบ จะมีช่วงเวลาที่อุณหภูมิและความดันของของไหลทำงานเท่ากับอุณหภูมิและความดันของสิ่งแวดล้อม และงานจะหยุดอยู่ที่นั่น

ดังนั้นเพื่อให้ได้งานใหม่ จำเป็นต้องคืนชิ้นงานให้กลับสู่สถานะเดิมในระหว่างกระบวนการบีบอัด

จากรูปที่ 8 ว่าถ้าของไหลทำงานขยายไปตามเส้นโค้ง 1-3-2 มันจะสร้างงานที่แสดงบน pv-diagram pl 13245 เมื่อไปถึงจุดที่ 2 ของไหลทำงานจะต้องกลับสู่สถานะเริ่มต้น (ที่จุดที่ 1) เพื่อให้สามารถทำงานได้อีกครั้ง กระบวนการทำให้ร่างกายกลับสู่สถานะเริ่มต้นสามารถทำได้สามวิธี

รูปที่ 8 - กระบวนการแบบวงกลม

1. เส้นโค้งการบีบอัด 2-3-1 เหมือนกับเส้นโค้งการขยายตัว 1-3-2 ในกระบวนการดังกล่าว งานทั้งหมดที่ได้รับระหว่างการขยาย (pl. 13245) เท่ากับงานบีบอัด (pl. 23154) และงานบวกจะเท่ากับศูนย์ เส้นโค้งการบีบอัด 2-6-1 อยู่เหนือเส้นขยาย 1-3-2 . ในเวลาเดียวกัน การบีบอัดข้อมูล (พล็อต 51624) ทำงานมากกว่าที่จะได้รับในระหว่างการขยาย (พล็อต 51324)

เส้นโค้งการบีบอัด -2-7-1 อยู่ใต้เส้นขยาย 1-3-2 ในกระบวนการหมุนเวียนนี้ การขยายงาน (สี่เหลี่ยมจัตุรัส 51324) จะมากกว่างานบีบอัด (สี่เหลี่ยมจัตุรัส 51724) เป็นผลให้งานในเชิงบวกจะถูกส่งออกไปโดยแสดงด้วยสี่เหลี่ยม 13271 ภายในเส้นปิดของกระบวนการแบบวงกลมหรือวงจร

โดยการทำซ้ำรอบโดยไม่จำกัดจำนวนครั้ง คุณสามารถรับงานจำนวนเท่าใดก็ได้เนื่องจากความร้อนที่ป้อนเข้า

วัฏจักรที่สร้างงานเชิงบวกเรียกว่า รอบตรงหรือรอบเครื่องยนต์ความร้อน; ในนั้นการทำงานของการขยายตัวนั้นยิ่งใหญ่กว่างานบีบอัด วัฏจักรที่สิ้นเปลืองงานเรียกว่า ย้อนกลับในงานบีบอัดนั้นยิ่งใหญ่กว่างานขยาย หน่วยทำความเย็นทำงานในวัฏจักรย้อนกลับ

วัฏจักรสามารถย้อนกลับและย้อนกลับไม่ได้ วัฏจักรที่ประกอบด้วยกระบวนการย้อนกลับที่สมดุลเรียกว่า ย้อนกลับได้. สารทำงานในรอบดังกล่าวไม่ควรอยู่ภายใต้การเปลี่ยนแปลงทางเคมี

หากกระบวนการอย่างน้อยหนึ่งกระบวนการที่รวมอยู่ในวัฏจักรไม่สามารถย้อนกลับได้ วัฏจักรทั้งหมดจะเป็น กลับไม่ได้

ผลการศึกษาของวัฏจักรในอุดมคติสามารถถ่ายโอนไปยังกระบวนการจริงและไม่สามารถย้อนกลับของเครื่องจักรจริงได้โดยการแนะนำปัจจัยการแก้ไขเชิงทดลอง

ประสิทธิภาพเชิงความร้อนและสัมประสิทธิ์สมรรถนะของวัฏจักร

การศึกษาวัฏจักรย้อนกลับใดๆ พิสูจน์ได้ว่าสำหรับการดำเนินการ จำเป็นที่แต่ละจุดของกระบวนการโดยตรงเพื่อจ่ายความร้อนจากตัวปล่อยความร้อนไปยังของไหลทำงานที่อุณหภูมิแตกต่างกันเล็กน้อยอย่างไม่สิ้นสุด และขจัดความร้อนจากของไหลทำงานไปยังฮีตซิงก์ด้วย ที่ความแตกต่างของอุณหภูมิเพียงเล็กน้อย ในกรณีนี้ อุณหภูมิของแหล่งความร้อนสองแห่งที่อยู่ติดกันจะต้องแตกต่างกันด้วยค่าที่น้อยมาก เนื่องจากไม่เช่นนั้น ด้วยความแตกต่างของอุณหภูมิที่จำกัด กระบวนการถ่ายเทความร้อนจะไม่สามารถย้อนกลับได้:

บนเส้นทาง 1-3-2 (รูปที่ 8) ของไหลทำงานทำงานเฉพาะของการขยาย เท่ากับตัวเลขของกำลังสอง 513245 เนื่องจากปริมาณความร้อนจำเพาะที่ได้รับจากตัวปล่อยความร้อน และส่วนหนึ่งเกิดจากพลังงานภายใน บนเส้นทาง 2-7-1 งานบีบอัดเฉพาะจะถูกใช้ไปเป็นตัวเลขเท่ากับกำลังสอง 427154 ส่วนหนึ่งซึ่งอยู่ในรูปของความร้อนจำนวนหนึ่งจะถูกลบออกไปยังฮีตซิงก์ และอีกส่วนหนึ่งจะใช้เพื่อเพิ่มพลังงานภายในของของไหลทำงานให้อยู่ในสถานะเริ่มต้น จากการดำเนินการตามวงจรโดยตรง จะมีการมอบหมายงานเฉพาะเชิงบวกออกไป เท่ากับความแตกต่างระหว่างงานขยายและการหดตัว งานนี้ .

อัตราส่วนระหว่างปริมาณความร้อนจำเพาะกับงานจำเพาะเชิงบวกถูกกำหนดโดยกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์

เนื่องจากในวัฏจักร สภาวะสุดท้ายของร่างกายเกิดขึ้นพร้อมกับสภาวะเริ่มต้น พลังงานภายในของร่างกายจึงไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น

อัตราส่วนของปริมาณความร้อนจำเพาะที่แปลงเป็นงานจำเพาะเชิงบวกในรอบเดียวต่อปริมาณความร้อนจำเพาะทั้งหมดที่จ่ายให้กับของไหลทำงานเรียกว่า t ประสิทธิภาพเชิงความร้อนโดยตรง

วงจร:

ค่านี้เป็นเครื่องบ่งชี้ความสมบูรณ์แบบของวัฏจักรเครื่องยนต์ความร้อน ยิ่ง ความร้อนที่จ่ายไปส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็นงานที่มีประโยชน์ ค่าประสิทธิภาพความร้อน รอบจะน้อยกว่าหนึ่งเสมอและอาจเท่ากับหนึ่งถ้า or ซึ่งไม่สามารถทำได้

สมการที่ได้ (62) แสดงให้เห็นว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะแปลงความร้อนทั้งหมดที่จ่ายให้กับของไหลทำงานในวัฏจักรไปเป็นงานโดยสมบูรณ์โดยไม่ต้องถอดความร้อนจำนวนหนึ่งไปยังฮีตซิงก์

ดังนั้น แนวคิดหลักของ Carnot จึงถูกต้อง กล่าวคือ ในกระบวนการปิดแบบวงกลม ความร้อนสามารถเปลี่ยนเป็นงานทางกลได้ก็ต่อเมื่อมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างตัวปล่อยความร้อนและตัวระบายความร้อน ยิ่งความแตกต่างนี้มากเท่าใด ประสิทธิภาพก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น วงจรความร้อนของเครื่องยนต์

พิจารณาตอนนี้ วัฏจักรย้อนกลับ ซึ่งวิ่งในทิศทางทวนเข็มนาฬิกาและแสดงบน pv-diagram pl 13261 การขยายตัวของของไหลทำงานในรอบนี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่าการบีบอัดและการทำงานของการขยายตัว (pl. 132451) น้อยกว่าการทำงานของการบีบอัด (pl. 162451) วัฏจักรดังกล่าวสามารถทำได้เฉพาะกับค่าใช้จ่ายในการทำงานภายนอกเท่านั้น

ในวัฏจักรย้อนกลับ ความร้อนจะถูกจ่ายจากตัวระบายความร้อนไปยังของไหลทำงาน และงานเฉพาะจะถูกใช้ไป กลายเป็นปริมาณความร้อนที่เท่ากัน ซึ่งจะถูกถ่ายโอนไปยังฮีตซิงก์ด้วยกัน:

หากไม่มีค่าใช้จ่ายในการทำงานเอง การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวก็เป็นไปไม่ได้

ระดับความสมบูรณ์ของวัฏจักรย้อนกลับถูกกำหนดโดยสิ่งที่เรียกว่า วัฏจักรปัจจัย.

ค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพแสดงปริมาณความร้อนที่นำออกจากตัวระบายความร้อนด้วยค่าใช้จ่ายในการทำงานหนึ่งหน่วย ค่าของมันมักจะมากกว่าหนึ่ง

วงจรการ์โนต์

วงจร Carnot ย้อนกลับโดยตรง

วัฏจักรที่ย้อนกลับได้ระหว่างแหล่งความร้อนสองแห่งที่มีอุณหภูมิคงที่ต้องประกอบด้วยอุณหภูมิความร้อนคงที่แบบย้อนกลับได้สองแบบและกระบวนการอะเดียแบติกแบบย้อนกลับได้สองกระบวนการ

วัฏจักรนี้ได้รับการพิจารณาครั้งแรกโดย Sadi Carnot ในงานของเขา "ภาพสะท้อนบนแรงขับเคลื่อนของไฟและเครื่องจักรที่สามารถพัฒนากำลังนี้" ซึ่งตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2367 เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับขั้นตอนในการใช้วงจรนี้ ลองนึกภาพเครื่องยนต์ความร้อน ทรงกระบอกซึ่งสามารถเป็นได้ทั้งแบบนำความร้อนอย่างแท้จริงและไม่นำความร้อนอย่างแน่นอน ปล่อยให้ตำแหน่งแรกของลูกสูบพารามิเตอร์เริ่มต้นของของไหลทำงานและอุณหภูมิเท่ากับอุณหภูมิของอุปกรณ์ถ่ายเทความร้อน หากในขณะนี้กระบอกสูบเป็นสื่อนำความร้อนได้อย่างสมบูรณ์และหากถูกนำไปสัมผัสกับแผ่นระบายความร้อนที่มีความจุพลังงานมหาศาลอย่างไม่จำกัด ให้ความร้อนแก่ของไหลทำงานตามไอโซเทอร์ม 1-2 ก๊าซจะขยายตัวไปยังจุดที่ 2 และ ทำงาน. พารามิเตอร์จุดที่ 2: จากจุดที่ 2 กระบอกสูบจะต้องไม่มีความร้อนอย่างแน่นอน สารทำงานที่มีอุณหภูมิ T 1 ซึ่งขยายตัวไปตามอะเดียแบติก 2-3 ถึงอุณหภูมิของฮีตซิงก์ T 2 จะทำงาน จุดที่ 3: พารามิเตอร์: . จากจุดที่ 3 เราทำให้ทรงกระบอกนำความร้อนได้อย่างสมบูรณ์ บีบอัดของไหลทำงานตามไอโซเทอร์ม 3-4 เราเอาความร้อนออกจากฮีตซิงก์พร้อมกัน เมื่อสิ้นสุดการบีบอัดด้วยอุณหภูมิความร้อน พารามิเตอร์ของของไหลทำงานจะเป็น . จากจุดที่ 4 ในกระบอกสูบที่ไม่นำความร้อนโดยสิ้นเชิง ของไหลทำงานจะกลับสู่สถานะเดิมโดยกระบวนการอัดแบบอะเดียแบติก 4-1

ดังนั้น สำหรับวงจรทั้งหมด ความร้อนถูกส่งไปยังของไหลทำงานจากตัวระบายความร้อน และความร้อนถูกกำจัดไปยังตัวระบายความร้อน

ประสิทธิภาพเชิงความร้อน วงจร

ความร้อนที่จ่ายโดยไอโซเทอร์ม 1-2 ถูกกำหนดดังนี้:

ค่าสัมบูรณ์ของความร้อนที่เอาออกตามไอโซเทอร์ม 3-4 หาได้ดังนี้

แทนที่ค่าที่พบและเป็นสมการประสิทธิภาพเชิงความร้อนเราได้รับ

สำหรับกระบวนการอะเดียแบติกของการขยายตัวและการหดตัวตามลำดับ เรามี

และ

ดังนั้นสมการประสิทธิภาพเชิงความร้อน วงจรการ์โนต์หลังการยกเลิกใช้แบบฟอร์ม

ประสิทธิภาพเชิงความร้อน วงจร Carnot แบบย้อนกลับได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิสัมบูรณ์ของตัวระบายความร้อนและตัวระบายความร้อนเท่านั้น ยิ่งอุณหภูมิของตัวระบายความร้อนจะสูงขึ้นและอุณหภูมิของตัวระบายความร้อนก็จะยิ่งต่ำลง ประสิทธิภาพเชิงความร้อน วงจรการ์โนต์มีค่าน้อยกว่าหนึ่งเสมอ เนื่องจากเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพเท่ากับหนึ่ง จึงจำเป็นที่ T 2 =0 หรือ T 1 = ∞ ซึ่งเป็นไปไม่ได้ ประสิทธิภาพเชิงความร้อน วัฏจักรคาร์โนต์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับลักษณะของของไหลทำงานและที่ T 2 -T 1 เท่ากับศูนย์นั่นคือถ้าร่างกายอยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อนก็จะไม่สามารถแปลงความร้อนเป็นงานได้

ประสิทธิภาพเชิงความร้อน วัฏจักรการ์โนต์สำคัญที่สุด
เมื่อเทียบกับประสิทธิภาพ รอบใดดำเนินการในหนึ่งและ
ช่วงอุณหภูมิเดียวกัน ดังนั้นการเปรียบเทียบ
ประสิทธิภาพเชิงความร้อน รอบใดก็ได้และรอบ Carnot ช่วยให้คุณทำ
สรุประดับความสมบูรณ์ของการใช้ความร้อนในเครื่องที่ทำงานตามรอบที่กำหนด

ในเครื่องยนต์จริง วงจรคาร์โนต์ไม่ได้เกิดขึ้นเนื่องจากการใช้งานได้จริง
ความยากลำบาก อย่างไรก็ตาม ความสำคัญทางทฤษฎีและเชิงปฏิบัติของวัฏจักรการ์โนต์นั้นยิ่งใหญ่มาก ทำหน้าที่เป็นเกณฑ์มาตรฐานในการประเมินความเป็นเลิศของรอบเครื่องยนต์ความร้อนใดๆ .

วงจรคาร์โนต์แบบย้อนกลับได้ซึ่งดำเนินการในช่วงอุณหภูมิ T 1 และ T 2 แสดงไว้ในแผนภาพ Ts ด้วยสี่เหลี่ยมผืนผ้า 1234 (รูปที่ 9)

รูปที่ 9 - วงจร Carnot แบบย้อนกลับได้

ย้อนกลับวงจรการ์โนต์ย้อนกลับ

วัฏจักรการ์โนต์ไม่เพียงแต่เคลื่อนไปข้างหน้าเท่านั้นแต่ยังไปในทิศทางตรงกันข้ามอีกด้วย รูปที่ 10 แสดงวัฏจักรคาร์โนต์ผกผัน วัฏจักรประกอบด้วยกระบวนการที่ย้อนกลับได้และโดยทั่วไปสามารถย้อนกลับได้

รูปที่ 10 - ย้อนกลับวงจรการ์โนต์

สารทำงานจากจุดเริ่มต้น 1 จะขยายตัวไปตามอะเดียแบติก 1-4 โดยไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม ในขณะที่อุณหภูมิ T 1 จะออกไปที่ T 2 . ตามด้วยการขยายตัวของก๊าซต่อไปตามไอโซเทอร์ม 4-3 ด้วยการจ่ายความร้อนซึ่งนำมาจากแหล่งกำเนิดที่อุณหภูมิต่ำ T 2 . ตามด้วยการบีบอัดแบบอะเดียแบติก 3-2 โดยเพิ่มอุณหภูมิจาก T 2 เป็น T 1 ในระหว่างกระบวนการหลัง การบีบอัดไอโซเทอร์มอล 2-1 จะเกิดขึ้น ในระหว่างนั้น ความร้อนจะถูกกำจัดไปยังฮีตซิงก์ที่อุณหภูมิสูง

เมื่อพิจารณาถึงวัฏจักรย้อนกลับโดยรวม จะสังเกตได้ว่างานบีบอัดภายนอกที่ใช้ไปนั้นมากกว่างานขยายด้วยค่าของ pl 14321 ภายในเส้นวงจรปิด งานนี้ถูกแปลงเป็นความร้อนและถ่ายเทร่วมกับความร้อนไปยังแหล่งที่มีอุณหภูมิ T 1 ดังนั้นเมื่อใช้งานเฉพาะในการดำเนินการย้อนกลับจึงเป็นไปได้ที่จะถ่ายโอนจากตัวระบายความร้อนไปยังตัวระบายความร้อน

หน่วยความร้อน ในกรณีนี้ ความร้อนที่ได้รับจากตัวระบายความร้อนจะเท่ากับ

เครื่องที่ทำงานบนวงจรย้อนกลับเรียกว่าเครื่องทำความเย็น เมื่อพิจารณาจากวัฏจักรการ์โนต์ผกผัน เราสามารถสรุปได้ว่าการถ่ายเทความร้อนจากแหล่งกำเนิดที่มีอุณหภูมิต่ำไปยังแหล่งกำเนิดที่มีอุณหภูมิสูง ดังต่อไปนี้จากสมมติฐานของ Clausius จำเป็นต้องใช้พลังงาน ค่าตอบแทน).

ลักษณะของประสิทธิภาพของเครื่องทำความเย็นคือสัมประสิทธิ์ของประสิทธิภาพ

สำหรับวงจรการ์โนต์ย้อนกลับ

ค่าสัมประสิทธิ์การทำงานของวงจรคาร์โนต์แบบย้อนกลับขึ้นอยู่กับอุณหภูมิสัมบูรณ์และแหล่งความร้อน และมีค่าสูงสุดเมื่อเทียบกับค่าสัมประสิทธิ์การทำงานของรอบอื่นๆ ที่เกิดขึ้นภายในช่วงอุณหภูมิเดียวกัน

หลังจากพิจารณาวัฏจักรคาร์โนต์โดยตรงและย้อนกลับ เป็นไปได้ที่จะอธิบายรายละเอียดบางประการเกี่ยวกับการกำหนดกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ที่กำหนดโดยเคลาซิอุส

Clausius แสดงให้เห็นว่ากระบวนการทางธรรมชาติทั้งหมดที่เกิดขึ้นในธรรมชาติเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเอง (บางครั้งเรียกว่ากระบวนการเชิงบวก (หรือกระบวนการที่ไม่ชดเชย) และไม่สามารถ "ด้วยตัวเอง" ได้หากไม่มีการชดเชยการไหลในทิศทางตรงกันข้าม

กระบวนการที่เกิดขึ้นเอง ได้แก่ การถ่ายเทความร้อนจากร่างกายที่มีความร้อนมากกว่าไปยังความร้อนที่น้อยกว่า การเปลี่ยนงานเป็นความร้อน การแพร่กระจายของเหลวหรือก๊าซร่วมกัน การขยายตัวของก๊าซเป็นโมฆะ ฯลฯ

กระบวนการที่ไม่เกิดขึ้นเองรวมถึงกระบวนการที่ตรงกันข้ามกับกระบวนการที่เกิดขึ้นเองข้างต้น: การถ่ายเทความร้อนจากร่างกายที่ร้อนน้อยกว่าไปยังกระบวนการที่ร้อนกว่า เปลี่ยนความร้อนเป็นงาน การแบ่งส่วนของสารที่กระจายตัวซึ่งกันและกัน ฯลฯ กระบวนการไม่ได้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ แต่ไม่เคยดำเนินการ "ด้วยตัวเอง" โดยไม่ได้รับค่าตอบแทน

กระบวนการใดที่ต้องควบคู่ไปกับกระบวนการที่ไม่เกิดขึ้นเองเพื่อให้เป็นไปได้? การศึกษาปรากฏการณ์ทางกายภาพรอบตัวเราอย่างรอบคอบและครอบคลุมได้แสดงให้เห็นว่ากระบวนการที่ไม่เกิดขึ้นเองจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีกระบวนการที่เกิดขึ้นเองเท่านั้น ดังนั้น กระบวนการที่เกิดขึ้นเองสามารถเกิดขึ้นได้ "โดยตัวมันเอง" ไม่ใช่เกิดขึ้นเอง - ร่วมกับกระบวนการที่เกิดขึ้นเองเท่านั้น ดังนั้น ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการหมุนเวียนโดยตรงใดๆ กระบวนการที่ไม่เกิดขึ้นเองในการแปลงความร้อนเป็นงานจะได้รับการชดเชยด้วยกระบวนการถ่ายเทความร้อนบางส่วนที่เกิดขึ้นพร้อมกันจากแผงระบายความร้อนไปยังแผงระบายความร้อนพร้อมกัน .

เมื่อใช้วัฏจักรย้อนกลับ กระบวนการถ่ายเทความร้อนจากวัตถุที่มีความร้อนน้อยกว่าไปยังวัตถุที่มีความร้อนน้อยกว่าก็สามารถทำได้เช่นกัน แต่ที่นี่จะได้รับการชดเชยด้วยกระบวนการที่เกิดขึ้นเองในการแปลงงานที่ใช้จากภายนอกเป็นความร้อน

ดังนั้น กระบวนการที่ไม่เกิดขึ้นเองใด ๆ สามารถเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมาพร้อมกับกระบวนการชดเชยที่เกิดขึ้นเองเท่านั้น

ทฤษฎีบทของการ์โนต์

เมื่อได้มาซึ่งประสิทธิภาพเชิงความร้อน วงจรคาร์โนต์แบบย้อนกลับได้ ใช้ความสัมพันธ์ที่ถูกต้องสำหรับก๊าซในอุดมคติเท่านั้น ดังนั้น เพื่อให้สามารถขยายทุกสิ่งที่กล่าวเกี่ยวกับวัฏจักรคาร์โนต์ไปสู่ก๊าซและไอระเหยจริงได้ จำเป็นต้องพิสูจน์ว่าประสิทธิภาพเชิงความร้อน วัฏจักรคาร์โนต์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารที่ทำวัฏจักร นี่คือเนื้อหาของทฤษฎีบทของการ์โนต์

ความร้อน. ทำงานใช้ไป

ผลลัพธ์เดียวกันจะได้รับถ้าเราคิดว่า ดังนั้น ตัวแปรหนึ่งที่เป็นไปได้ยังคงอยู่ เมื่อ ซึ่งหมายความว่า และ นั่นคือ ประสิทธิภาพเชิงความร้อนจริงๆ วงจรคาร์โนต์แบบย้อนกลับไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของของไหลทำงาน และเป็นเพียงหน้าที่ของอุณหภูมิของตัวระบายความร้อนและตัวระบายความร้อนเท่านั้น

การบรรยายครั้งที่ 6 เรื่องและภารกิจของทฤษฎีการถ่ายเทความร้อน

ตามกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ กระบวนการถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นเองในอวกาศเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของความแตกต่างของอุณหภูมิและมุ่งไปที่อุณหภูมิที่ลดลง กฎการถ่ายเทความร้อนและลักษณะเชิงปริมาณของกระบวนการนี้เป็นหัวข้อและภารกิจของการศึกษาทฤษฎี การแลกเปลี่ยนความร้อน (การถ่ายเทความร้อน)

หลักคำสอนเรื่องการถ่ายเทความร้อนคือการศึกษากระบวนการถ่ายเทความร้อน คุณลักษณะที่โดดเด่นคือความเก่งกาจ เนื่องจากมีความสำคัญอย่างยิ่งในเกือบทุกสาขาของเทคโนโลยี

พลังงานความร้อนจะถูกถ่ายโอนเช่นเดียวกับพลังงานอื่นๆ ในทิศทางจากศักยภาพสูงสุดไปยังต่ำสุด เพราะ ศักยภาพของพลังงานความร้อนคืออุณหภูมิจากนั้นกระบวนการกระจายความร้อนจะสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการกระจายอุณหภูมิ กล่าวคือ กับสนามอุณหภูมิที่เรียกว่า สนามอุณหภูมิคือชุดของค่าอุณหภูมิในอวกาศและเวลา โดยทั่วไป อุณหภูมิ tณ จุดใด ๆ ในอวกาศเป็นหน้าที่ของพิกัด x, y, zและเวลา τ และด้วยเหตุนี้สมการสนามอุณหภูมิจะเป็น

เสื้อ = ฉ(x, y, z, τ). (65)

สนามที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงตามเวลาเรียกว่าชั่วคราวหรือ ไม่อยู่กับที่ถ้าอุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา เรียกว่า สภาวะคงตัว หรือ เครื่องเขียนและสมการของมันจะเป็น

เสื้อ = ฉ(x, y, z).(66)

กรณีที่ง่ายที่สุดของสนามอุณหภูมิคือสนามหนึ่งมิติที่อยู่กับที่ซึ่งสมการมีรูปแบบ

เสื้อ = ฉ(x). (67)

การถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นในสนามอุณหภูมิที่ไม่คงที่เรียกว่า การถ่ายเทความร้อนในโหมดไม่นิ่ง, และในสนามที่อยู่กับที่ การถ่ายเทความร้อนในสภาวะคงตัว

กระบวนการถ่ายเทความร้อนเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยการถ่ายเทความร้อนเบื้องต้นสามประเภท ได้แก่ การนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสีความร้อน (การแผ่รังสี) (รูปที่ 12)

ก -การนำความร้อน b - การพาความร้อน; เอ - รังสี

รูปที่ 12 - การถ่ายเทความร้อนแบบต่างๆ

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์- หนึ่งในกฎพื้นฐานของฟิสิกส์ กฎของเอนโทรปีที่ไม่ตกในระบบที่แยกออกมา มันจำกัดปริมาณงานที่มีประโยชน์ที่เครื่องยนต์ความร้อนสามารถทำได้ ในระดับพื้นฐาน กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์จะกำหนดทิศทางของกระบวนการในระบบกายภาพ - จากลำดับสู่ความผิดปกติ กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์มีสูตรต่างๆ มากมาย ซึ่งโดยทั่วไปจะเทียบเท่ากัน

1. การกำหนดสูตร

2. สูตรทางเลือก

ถ้อยคำข้างต้นเป็นทางการมาก มีสูตรทางเลือกมากมายสำหรับกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ตัวอย่างเช่น พลังค์เสนอสูตรนี้:

เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องจักรที่หมุนเวียน ทำให้แหล่งความร้อนเย็นลง หรือยกของขึ้นโดยไม่ก่อให้เกิดโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใน ธรรมชาติ.

เป็นไปไม่ได้ที่จะแปลงความร้อนเป็นงานโดยไม่ดำเนินการอื่นใดนอกจากทำให้ระบบเย็นลง

ธรรมชาติมีแนวโน้มที่จะย้ายจากรัฐที่มีความน่าจะเป็นที่ต่ำกว่าไปสู่สถานะที่มีความเป็นไปได้สูงกว่า

เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องเคลื่อนไหวถาวรประเภทที่ 2

ไม่สามารถถ่ายเทความร้อนจากความร้อนน้อยไปสู่ความร้อนได้มากขึ้น

อุณหภูมิต่างกันก็ทำงานได้

นิพจน์ต่อไปนี้เป็นเรื่องธรรมดา:

เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องเคลื่อนไหวถาวรประเภทที่สอง

เป็นไปไม่ได้ที่จะถ่ายเทความร้อนจากร่างกายที่เย็นไปยังที่ร้อนโดยไม่ใช้พลังงาน

ทุกระบบมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนจากลำดับไปสู่ความไม่เป็นระเบียบ

3. ภูมิหลังทางประวัติศาสตร์

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ถูกกำหนดขึ้นในช่วงกลางของศตวรรษที่ 19 ในช่วงเวลาที่มีการสร้างพื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการออกแบบและสร้างเครื่องยนต์ความร้อน การทดลองของ Mayer และ Joule ทำให้เกิดความเท่าเทียมกันระหว่างพลังงานความร้อนและพลังงานกล (กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์) คำถามเกิดขึ้นเกี่ยวกับประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อน การศึกษาทดลองแสดงให้เห็นว่าส่วนหนึ่งของความร้อนจำเป็นต้องสูญเสียไปในระหว่างการทำงานของเครื่องจักรใดๆ

ในยุค 1850 และ 1860 Clausius ได้พัฒนาแนวคิดเรื่องเอนโทรปีในสิ่งพิมพ์หลายฉบับ ในปี พ.ศ. 2408 ในที่สุดเขาก็เลือกชื่อสำหรับแนวคิดใหม่ สิ่งพิมพ์เหล่านี้ยังพิสูจน์ด้วยว่าความร้อนไม่สามารถแปลงเป็นงานที่มีประโยชน์ได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงกำหนดกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

Boltzmann ให้การตีความทางสถิติกับกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์โดยการแนะนำคำจำกัดความใหม่สำหรับเอนโทรปีซึ่งมีพื้นฐานอยู่บนแนวคิดเกี่ยวกับอะตอมมิคด้วยกล้องจุลทรรศน์

4. การตีความทางสถิติ

จากคำจำกัดความทางสถิติของเอนโทรปี เห็นได้ชัดว่าการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงไปสู่สถานะมหภาคดังกล่าว ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าสูงสุดของสถานะจุลภาค

5. ลูกศรแห่งเวลา

หากสถานะเริ่มต้นของระบบเทอร์โมไดนามิกส์ไม่สมดุล เมื่อเวลาผ่านไปก็จะเข้าสู่สภาวะสมดุล ซึ่งจะเพิ่มเอนโทรปีของระบบ กระบวนการนี้ดำเนินไปในทิศทางเดียวเท่านั้น กระบวนการย้อนกลับ - การเปลี่ยนจากสถานะสมดุลไปเป็นสถานะไม่สมดุลเริ่มต้นนั้นไม่รับรู้ นั่นคือกาลเวลาได้รับทิศทาง

กฎฟิสิกส์ที่อธิบายโลกด้วยกล้องจุลทรรศน์นั้นไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การเปลี่ยนแปลงของ t เป็น -t ข้อความนี้เป็นจริงทั้งกฎของกลศาสตร์คลาสสิกและกฎของกลศาสตร์ควอนตัม ในโลกจุลภาค แรงอนุรักษ์นิยมกระทำการไม่มีแรงเสียดทาน ซึ่งเป็นการสลายพลังงาน กล่าวคือ การเปลี่ยนแปลงของพลังงานประเภทอื่นเป็นพลังงานของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน และในทางกลับกันก็เกี่ยวข้องกับกฎของเอนโทรปีที่ไม่ตก

ลองนึกภาพเช่น ก๊าซในถังที่วางอยู่ในถังขนาดใหญ่ หากคุณเปิดวาล์วน้อยกว่าอ่างเก็บน้ำหลังจากนั้นครู่หนึ่งก๊าซจะเติมอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ในลักษณะที่ความหนาแน่นจะเท่ากัน ตามกฎของโลกด้วยกล้องจุลทรรศน์ยังมีกระบวนการย้อนกลับเมื่อรวบรวมก๊าซจากอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ในอ่างเก็บน้ำขนาดเล็ก แต่ในโลกมหภาค สิ่งนี้ไม่เคยเกิดขึ้น

6. ความร้อนตาย

หากเอนโทรปีของแต่ละระบบที่แยกได้เพิ่มขึ้นตามเวลาเท่านั้น และจักรวาลเป็นระบบที่โดดเดี่ยว สักวันหนึ่งเอนโทรปีจะไปถึงระดับสูงสุด หลังจากนั้นการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในระบบจะไม่สามารถทำได้

เหตุผลดังกล่าวซึ่งปรากฏหลังจากการติดตั้งกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์เรียกว่า ความตายจากความร้อนสมมติฐานนี้ได้รับการถกเถียงกันอย่างกว้างขวางในศตวรรษที่ 19

ทุกกระบวนการในโลกนำไปสู่การสลายตัวของพลังงานบางส่วนและการเปลี่ยนแปลงของพลังงานเป็นความร้อน ทำให้เกิดความวุ่นวายขึ้นเรื่อยๆ แน่นอนว่าจักรวาลของเรายังเด็กอยู่ กระบวนการเทอร์โมนิวเคลียร์ในดาวฤกษ์ทำให้เกิดการไหลของพลังงานสู่โลกอย่างต่อเนื่อง เป็นต้น โลกเป็นและจะยังคงเป็นระบบเปิดที่ได้รับพลังงานจากแหล่งต่าง ๆ เป็นเวลานาน: จากดวงอาทิตย์จากกระบวนการสลายกัมมันตภาพรังสีในแกนกลาง ฯลฯ ในระบบเปิดเอนโทรปีสามารถลดลงซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของ โครงสร้างสั่งการต่างๆ

การกำหนดกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์อย่างง่ายอาจฟังดูคล้าย ๆ กัน การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของระบบจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อได้รับอิทธิพลจากภายนอกเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่งคือเพื่อให้การเปลี่ยนแปลงบางอย่างเกิดขึ้นในระบบ จำเป็นต้องใช้ความพยายามบางอย่างจากภายนอก ในภูมิปัญญาชาวบ้าน สุภาษิตสามารถใช้เป็นกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ได้ - "น้ำไม่ไหลภายใต้หินที่โกหก", "คุณไม่สามารถดึงปลาออกจากสระน้ำได้อย่างง่ายดาย" เป็นต้น กล่าวคือโดยใช้สุภาษิตเกี่ยวกับปลาและแรงงานเป็นตัวอย่าง เราสามารถจินตนาการได้ว่าปลาเป็นระบบปิดแบบมีเงื่อนไขของเรา จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น (ปลาจะไม่ดึงตัวเองออกจากบ่อ) โดยปราศจากอิทธิพลจากภายนอกและการมีส่วนร่วม (แรงงาน).

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ: เป็นกฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์ที่กำหนดเหตุใดความพยายามมากมายของนักวิทยาศาสตร์ นักวิจัย นักประดิษฐ์ในการประดิษฐ์ "เครื่องเคลื่อนไหวตลอดเวลา" จึงล้มเหลว เนื่องจากการมีอยู่ของมันเป็นไปไม่ได้อย่างแน่นอนตามกฎนี้ ทำไม ดู วรรคด้านบน

ในตอนต้นของบทความของเรา มีคำจำกัดความที่เรียบง่ายที่สุดของกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ อันที่จริง ในวิทยาศาสตร์เชิงวิชาการ มีสูตรสำคัญถึงสี่สูตรในสาระสำคัญของกฎหมายนี้:

• พลังงานไม่ได้เกิดขึ้นจากที่ใดและไม่ได้หายไปไหน มันส่งผ่านจากรูปแบบหนึ่งไปยังอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น (กฎการอนุรักษ์พลังงาน)
• ปริมาณความร้อนที่ระบบได้รับใช้เพื่อทำงานกับแรงภายนอกและเปลี่ยนพลังงานภายใน
• การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของระบบระหว่างการเปลี่ยนสถานะจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง เท่ากับผลรวมของงานของแรงภายนอกและปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทไปยังระบบ และไม่ขึ้นกับวิธีการที่การเปลี่ยนแปลงนี้ ดำเนินการ.
• การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของระบบเทอร์โมไดนามิกที่ไม่แยกตัวจะเท่ากับความแตกต่างระหว่างปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทไปยังระบบและงานที่ทำโดยระบบจากแรงภายนอก

สูตรกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์

สูตรสำหรับกฎข้อที่หนึ่งของเทอร์โมไดนามิกสามารถเขียนได้ดังนี้:

ปริมาณความร้อน Q ที่ถ่ายโอนไปยังระบบเท่ากับผลรวมของการเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายใน ΔU และงาน A

กระบวนการของกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์

นอกจากนี้ กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์มีความแตกต่างกันขึ้นอยู่กับกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ที่กำลังดำเนินอยู่ ซึ่งอาจเป็นแบบไอโซโครนัสและไอโซบาริก และด้านล่างเราจะอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับแต่ละรายการ

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์สำหรับกระบวนการไอโซโคริก

กระบวนการไอโซโคริกในอุณหพลศาสตร์เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นที่ปริมาตรคงที่ กล่าวคือ หากคุณให้ความร้อนกับสารในภาชนะ ไม่ว่าจะเป็นก๊าซหรือของเหลว กระบวนการไอโซโคริกก็จะเกิดขึ้น เนื่องจากปริมาตรของสารจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง เงื่อนไขนี้ยังมีผลกระทบต่อกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการไอโซโคริก

ในกระบวนการไอโซโคริก ปริมาตร V เป็นค่าคงที่ ดังนั้น แก๊สจึงไม่ทำงาน A = 0

จากนี้มาสูตรต่อไปนี้:

Q = ΔU = U (T2) - U (T1)

ที่นี่ U (T1) และ U (T2) เป็นพลังงานภายในของก๊าซในสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้าย พลังงานภายในของก๊าซในอุดมคติขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเท่านั้น (กฎของจูล) ในระหว่างการให้ความร้อนแบบไอโซโคริก ความร้อนจะถูกดูดซับโดยก๊าซ (Q > 0) และพลังงานภายในของแก๊สจะเพิ่มขึ้น ในระหว่างการทำความเย็น ความร้อนจะถูกถ่ายเทไปยังวัตถุภายนอก (Q< 0).

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์สำหรับกระบวนการไอโซบาริก

ในทำนองเดียวกัน กระบวนการไอโซบาริกเป็นกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ที่เกิดขึ้นในระบบที่ความดันคงที่และมวลของก๊าซ ดังนั้น ในกระบวนการไอโซบาริก (p = const) งานที่ทำโดยแก๊สจึงแสดงโดยสมการของกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ต่อไปนี้

A = p (V2 - V1) = p ∆V.

กฎข้อที่หนึ่งของไอโซบาริกของอุณหพลศาสตร์ให้:

Q \u003d U (T2) - U (T1) + p (V2 - V1) \u003d ΔU + p ΔV ด้วยการขยายตัวของไอโซบาริก Q > 0 ความร้อนจะถูกดูดซับโดยก๊าซ และก๊าซจะทำงานในเชิงบวก ภายใต้การบีบอัดไอโซบาริก Q< 0 – тепло отдается внешним телам. В этом случае A < 0. Температура газа при изобарном сжатии уменьшается, T2 < T1; внутренняя энергия убывает, ΔU < 0.

การประยุกต์กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์มีการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติกับกระบวนการต่างๆ ในฟิสิกส์ ตัวอย่างเช่น ช่วยให้คุณสามารถคำนวณพารามิเตอร์ในอุดมคติของก๊าซในกระบวนการทางความร้อนและทางกลที่หลากหลาย นอกเหนือจากการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติอย่างหมดจดแล้ว กฎข้อนี้ยังสามารถใช้ในเชิงปรัชญาได้ด้วย เพราะไม่ว่าคุณจะพูดอะไร กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์คือการแสดงออกถึงกฎธรรมชาติทั่วไปอย่างหนึ่ง นั่นคือ กฎการอนุรักษ์พลังงาน แม้แต่ปัญญาจารย์ยังเขียนว่าไม่มีสิ่งใดปรากฏขึ้นจากที่ใดก็ได้และไม่ไปไหน ทุกสิ่งคงอยู่ตลอดไป เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา และนี่คือแก่นแท้ทั้งหมดของกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์

วิดีโอกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์

และในตอนท้ายของบทความ ความสนใจของคุณคือวิดีโอเพื่อการศึกษาเกี่ยวกับกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์และพลังงานภายใน