La Primera Ley de la Termodinámica está relacionada con la conservación de la energía, mientras que la Segunda Ley de la Termodinámica argumenta que algunos de los procesos de termodinámica son inadmisibles y no siguen completamente la Primera Ley de la Termodinámica.
La palabra " termodinámica " se deriva de las palabras griegas, donde "termo" significa calor y "dinámica" significa potencia. Entonces, la termodinámica es el estudio de la energía que existe en varias formas, como la luz, el calor, la energía eléctrica y química.
La termodinámica es una parte muy vital de la física y su campo relacionado, como la química, la ciencia de los materiales, la ciencia ambiental, etc. Mientras tanto, "Ley" significa el sistema de las reglas. Por lo tanto, las leyes de la termodinámica se ocupan de una de las formas de energía que es el calor, y su comportamiento en diferentes circunstancias corresponde al trabajo mecánico.
Aunque sabemos que hay cuatro leyes de la termodinámica, comenzando por la ley cero, la primera ley, la segunda ley y la tercera ley. Pero las más utilizadas son la primera y la segunda ley, por lo tanto, en este contenido, discutiremos y diferenciaremos la primera y la segunda ley.
Cuadro comparativo
| Bases para la comparación | Primera ley de la termodinámica | Segunda ley de la termodinámica |
|---|---|---|
| Declaración | La energía no puede ser creada ni destruida. | La entropía (grado de trastornos) de un sistema aislado nunca disminuye, sino que siempre aumenta. |
| Expresión | ΔE = Q + W, se utiliza para el cálculo del valor si se conocen dos cantidades. | ΔS = ΔS (sistema) + ΔS (circundante)> 0 |
| La expresión implica que | El cambio en la energía interna de un sistema es igual a la suma del flujo de calor en el sistema y el trabajo realizado en el sistema por el entorno. | El cambio total en la entropía es la suma del cambio en la entropía del sistema y el entorno que aumentará para cualquier proceso real y no puede ser inferior a 0. |
| Ejemplo | 1. Las bombillas eléctricas, cuando se aligeran, convierten la energía eléctrica en energía luminosa (energía radiante) y energía calorífica (energía térmica). 2. Las plantas convierten la luz solar (luz o energía radiante) en energía química en el proceso de fotosíntesis. | 1. Las máquinas convierten la energía altamente útil como los combustibles en la energía menos útil, que no es igual a la energía absorbida al iniciar el proceso. 2. El calentador en la habitación usa la energía eléctrica y le da calor a la habitación, pero la habitación a cambio no puede proporcionar la misma energía al calentador. |
Definición de la primera ley de la termodinámica
La primera ley de la termodinámica establece que "la energía no se puede crear ni destruir ", solo se puede transformar de un estado a otro. Esto también se conoce como la ley de conservación.
Hay muchos ejemplos para explicar la afirmación anterior, como una bombilla eléctrica, que usa energía eléctrica y se convierte en luz y calor.
Todos los tipos de máquinas y motores utilizan uno u otro tipo de combustible para realizar el trabajo y obtener resultados diferentes. Incluso los organismos vivos, comen alimentos que se digieren y proporcionan energía para realizar diferentes actividades.
ΔE = Q + W
Se puede expresar mediante la ecuación simple como ΔE, que es el cambio en la energía interna de un sistema es igual a la suma de calor (Q) que fluye a través de los límites del entorno y el trabajo se realiza (W) en el sistema por el entorno. Pero suponga que si el flujo de calor fuera del sistema, entonces la 'Q' sería negativa, de manera similar si el trabajo fuera realizado por el sistema, entonces la 'W' también sería negativa.
Entonces, podemos decir que todo el proceso se basa en dos factores, que son el calor y el trabajo, y un ligero cambio en estos dará como resultado el cambio en la energía interna de un sistema. Pero como todos sabemos, este proceso no es tan espontáneo y no es aplicable siempre, como la energía nunca fluye espontáneamente de una temperatura más baja a la más alta.
Definición de la segunda ley de la termodinámica
Hay varias formas de expresar la segunda ley de la termodinámica, pero antes de eso debemos entender por qué se introdujo la segunda ley. Creemos que en el proceso real de la vida cotidiana, la primera ley de la termodinámica debería satisfacer, pero no es obligatoria.
Por ejemplo, considere una bombilla eléctrica en una habitación que cubrirá la energía eléctrica en calor (térmica) y energía luminosa y la habitación se iluminará, pero no es posible lo contrario, si proporcionamos la misma cantidad de luz y calor para la bombilla, se convertirá en energía eléctrica. Aunque esta explicación no se opone a la primera ley de la termodinámica, en realidad, tampoco es posible.
Según la declaración de Kelvin-Plancks "Es imposible para cualquier dispositivo que funcione en un ciclo, reciba calor de un solo depósito y lo convierta al 100% en trabajo, es decir, no hay un motor térmico que tenga una eficiencia térmica del 100%" .
Incluso, Clausius dijo que "es imposible construir un dispositivo que funcione en un ciclo y transfiera calor de un depósito de baja temperatura a un depósito de alta temperatura en ausencia de trabajo externo".
Entonces, a partir de la declaración anterior, está claro que la Segunda Ley de la Termodinámica explica la forma en que la transformación de energía tiene lugar solo en una dirección particular, lo que no se aclara en la primera ley de la termodinámica.
La Segunda Ley de la Termodinámica también conocida como Ley de Entropía Incrementada, que dice que con el tiempo la entropía o el grado de trastornos en un sistema siempre aumentará. Tomemos un ejemplo, es por eso que nos equivocamos más, después de comenzar cualquier trabajo con todas las planificaciones a medida que avanza el trabajo. Entonces, con el aumento del tiempo, los trastornos o la desorganización también aumentan.
Este fenómeno es aplicable en todos los sistemas, que con el uso de energía útil, la energía inutilizable se regalará.
ΔS = ΔS (sistema) + ΔS (circundante)> 0
Como se describió anteriormente, los delS que son el cambio total en la entropía es la suma del cambio en la entropía del sistema y el entorno que aumentará para cualquier proceso real y no puede ser menor que 0.
Diferencias clave entre las leyes primera y segunda de termodinámica
A continuación se presentan los puntos esenciales para diferenciar entre la primera y la segunda ley de termodinámica:
- De acuerdo con la Primera Ley de la Termodinámica 'La energía no se puede crear ni destruir, solo se puede transformar de una forma a otra'. De acuerdo con la Segunda Ley de la Termodinámica, que no viola la primera ley, pero dice que la energía que se transforma de un estado a otro no siempre es útil y 100% como se toma. Por lo tanto, se puede afirmar que "la entropía (grado de trastornos) de un sistema aislado nunca disminuye sino que siempre aumenta".
- La primera ley de la termodinámica se puede expresar como ΔE = Q + W, se usa para el cálculo del valor, si se conocen dos cantidades, mientras que la segunda ley de la termodinámica se puede expresar como ΔS = ΔS (sistema) + ΔS ( entorno)> 0 .
- Las expresiones implican que el cambio en la energía interna de un sistema es igual a la suma del flujo de calor en el sistema y el trabajo realizado en el sistema por el entorno de la Primera Ley. En la Segunda Ley, el cambio total en la entropía es la suma del cambio en la entropía del sistema y el entorno que aumentará para cualquier proceso real y no puede ser inferior a 0.
Conclusión
En este artículo, discutimos la Termodinámica, que no se limita a la física o maquinaria como refrigeradores, automóviles, lavadora, pero este concepto es aplicable al trabajo diario de todos. Aunque aquí distinguimos las dos Leyes de Termodinámica más confusas, ya que sabemos que hay dos más, que son fáciles de entender y no tan contradictorias.
