Η βασική διαφορά μεταξύ του πρώτου νόμου και του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής είναι ότι ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής δηλώνει ότι η ενέργεια δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί και η συνολική ποσότητα της ενέργειας στο σύμπαν παραμένει η ίδια, ενώ ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής περιγράφει τη φύση της ενέργειας.
Η θερμοδυναμική αναφέρεται στον κλάδο της φυσικής επιστήμης που ασχολείται με τις σχέσεις μεταξύ θερμότητας και άλλων μορφών ενέργειας όπως η μηχανική, η ηλεκτρική ή η χημική ενέργεια.
Ποιος είναι ο Πρώτος Νόμος της Θερμοδυναμικής;
Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής περιγράφει ότι η εσωτερική ενέργεια ενός συστήματος είναι η διαφορά μεταξύ της ενέργειας που απορροφά από το περιβάλλον και του έργου που κάνει το σύστημα στο περιβάλλον. Αυτή είναι μια εκδοχή του νόμου της διατήρησης της ενέργειας που είναι προσαρμοσμένη για θερμοδυναμικές διεργασίες. Διακρίνει τρία είδη μεταφοράς ενέργειας: θερμότητα, θερμοδυναμική εργασία και εσωτερική ενέργεια.
Μπορούμε να δώσουμε τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής χωρίς μεταφορά μάζας ως εξής:
ΔU=Q – W
Σε αυτήν την έκφραση, ΔU αναφέρεται στη μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ενός κλειστού συστήματος, ενώ το Q υποδηλώνει την ποσότητα ενέργειας που παρέχεται στο σύστημα ως θερμότητα, ενώ το W είναι το ποσό της θερμοδυναμικής εργασίας που εκτελεί το σύστημα στο το περιβάλλον.
Επιπλέον, ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής με ανάγκες μεταφοράς μάζας περιλαμβάνει περαιτέρω συνθήκες. λαμβάνοντας δεόντως υπόψη τις αντίστοιχες καταστάσεις αναφοράς του συστήματος, όταν δύο συστήματα χωρίζονται μόνο από ένα αδιαπέραστο τοίχωμα, συνδυάζονται σε ένα νέο σύστημα με θερμοδυναμική λειτουργία αφαίρεσης αυτού του τοιχώματος, η οποία οδηγεί στην ακόλουθη έκφραση:
U0=U1 + U2
Όπου U0 είναι η εσωτερική ενέργεια του συνδυασμένου συστήματος, U1 και U2 είναι οι εσωτερικές ενέργειες των αντίστοιχων συστημάτων.
Τι είναι ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής;
Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής περιγράφει ότι η θερμότητα δεν μπορεί να ρέει αυθόρμητα από μια ψυχρότερη τοποθεσία σε μια πιο ζεστή περιοχή. Είναι ο φυσικός νόμος της θερμοδυναμικής που περιγράφει τη θερμότητα και την απώλεια κατά τη μετατροπή. Ο απλούστερος τρόπος έκφρασης του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής είναι «δεν μπορεί όλη η θερμική ενέργεια να μετατραπεί σε έργο».
Σύμφωνα με τις άλλες εκδοχές αυτού του νόμου, η έννοια της εντροπίας καθιερώνεται ως φυσική ιδιότητα ενός θερμοδυναμικού συστήματος. Μπορούμε να διατυπώσουμε τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο μέσω της παρατήρησης «η εντροπία των απομονωμένων συστημάτων που αφήνονται στην αυθόρμητη εξέλιξη δεν μπορεί να μειωθεί επειδή φτάνουν πάντα σε μια κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας (αυτό συμβαίνει όπου η εντροπία είναι υψηλότερη στη δεδομένη εσωτερική ενέργεια).
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του πρώτου νόμου και του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής;
Η Η θερμοδυναμική αναφέρεται στον κλάδο της φυσικής επιστήμης που ασχολείται με τις σχέσεις μεταξύ θερμότητας και άλλων μορφών ενέργειας όπως η μηχανική, η ηλεκτρική ή η χημική ενέργεια. Η βασική διαφορά μεταξύ του πρώτου νόμου και του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής είναι ότι ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής δηλώνει ότι η ενέργεια δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί και η συνολική ποσότητα της ενέργειας στο σύμπαν παραμένει η ίδια, ενώ ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής περιγράφει ότι η θερμότητα δεν μπορεί να ρέει αυθόρμητα από μια πιο κρύα τοποθεσία σε μια πιο ζεστή περιοχή.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τις διαφορές μεταξύ του πρώτου νόμου και του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Πρώτος Νόμος εναντίον Δεύτερος Νόμος της Θερμοδυναμικής
Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής περιγράφει ότι η εσωτερική ενέργεια ενός συστήματος είναι η διαφορά μεταξύ της ενέργειας που απορροφά από το περιβάλλον και του έργου που κάνει το σύστημα στο περιβάλλον. Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής περιγράφει ότι η θερμότητα δεν μπορεί να ρέει αυθόρμητα από μια πιο κρύα τοποθεσία σε μια πιο ζεστή περιοχή. Έτσι, αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ του πρώτου νόμου και του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής.
