Was sagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik aus?

Was sagt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik aus?
Anonim

Antworten:

Es gibt verschiedene Aussagen im Zusammenhang mit dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik. Alle sind logisch gleichwertig. Die logischste Aussage ist die Entropiezunahme.

Lassen Sie mich also die anderen gleichwertigen Aussagen desselben Gesetzes einführen.

Kelvin-Plancks Aussage -

Es ist kein zyklischer Prozess möglich, dessen einziges Ergebnis die vollständige Umwandlung von Wärme in eine äquivalente Arbeitsmenge ist.

Clausius 'Aussage -

Es ist kein Kreisprozess möglich, dessen einzige Wirkung die Übertragung von Wärme von einem kälteren auf einen heißeren Körper wäre.

Erläuterung:

Alle irreversiblen (natürlichen und spontanen) Prozesse sind dadurch gekennzeichnet, dass die Entropie in solchen Prozessen immer zunimmt.

Und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik bedeutet logischerweise, dass die Entropie immer stärker wird.

Ein physisches System muss immer zu einem Zustand maximaler Entropie voranschreiten.

Mit anderen Worten, der zweite Satz gibt die Entwicklungsrichtung eines natürlichen Prozesses an.

Natürliche Systeme neigen immer dazu, ihre Entropie zu maximieren.

Und darum geht es beim zweiten Gesetz.

Betrachten Sie zum Beispiel die Übertragung von Wärme von einem Körper zu einem anderen aufgrund des Temperaturunterschieds.

Wärme fließt immer spontan von einem heißeren Körper zu einem kälteren. Niemand hat jemals eine spontane Übertragung von Wärme von einem kälteren auf einen heißeren Körper beobachtet.

Obwohl ein solches Phänomen nach dem ersten Gesetz zulässig ist, treten solche Prozesse niemals auf natürliche Weise auf. Das ist das Wesentliche des zweiten Gesetzes.

Wärme wird von einem heißeren Körper zu einem kälteren Körper übertragen, da sie mit einer Zunahme der Entropie einhergeht. Das Gegenteil tritt jedoch nicht auf, da die Entropie des Systems als solche abnehmen muss.

Darum geht es in der Aussage von Clausius.

Es kann bewiesen werden, dass alle Aussagen des zweiten Gesetzes völlig gleichwertig sind und sich auf das gleiche zentrale Konzept der Entropiezunahme beziehen.

Es kann bemerkt werden, dass die Übertragung von Wärme von einem kälteren Körper zu einem heißeren Körper möglich ist (wie in einem Kühlschrank oder einer Klimaanlage). Das zweite Gesetz besagt, dass ein solcher Prozess jedoch nicht spontan und natürlich ist. Damit ein solcher Prozess stattfinden kann, sind externe Arbeiten erforderlich.