قانون دوم ترمودینامیک در فرایند هم‌دما

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
reza.rfr

نام: رضا کاظمی

عضویت : یک‌شنبه ۱۳۹۸/۹/۲۴ - ۲۲:۴۳


پست: 1



قانون دوم ترمودینامیک در فرایند هم‌دما

پست توسط reza.rfr »

سلام نیاز فوری به جواب دارم لطفا کمک کنید.
قانون دوم ترمودینامیک در فرایند هم دما به چه صورتی میشه؟

نمایه کاربر
رهام1380

نام: رهام حسامی

محل اقامت: تهران

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۶/۲۰ - ۰۹:۴۸


پست: 103

سپاس: 15

جنسیت:

تماس:

Re: قانون دوم ترمودینامیک در فرایند هم‌دما

پست توسط رهام1380 »

قانون دوم بیان می کند که نمی توان گرما را به طور کامل در یک چرخه تبدیل کرد.اما مطمئناً می تواند در یک فرآیند کاملاً به کار تبدیل شود .
برای مثال ... یک دستگاه سیلندر پیستون حاوی یک گاز ایده آل را در نظر بگیرید ، همانطور که آن را به صورت هم دما انجام می دهید ، برای حفظ همان دما پیستون به آرامی منبسط می شود. با ثابت نگه داشتن دما ، انرژی داخلی تغییر نخواهد کرد (زیرا گاز ایده آل است) و طبق قانون اول ، گرما کاملاً به کار تبدیل می شود .تغییر قانون دوم که می گوید گرما را نمی توان به طور کامل به کار تبدیل کرد فقط برای یک فرآیند چرخه معتبر است.
هر فرآیند چرخه ای را در نظر بگیرید که از دو فرایند 1-2 و 2-1 تشکیل شده است. در پایان اولین فرآیند ، سیستم شما می توانست مقداری گرما دریافت کرده و آن را به کار خود تبدیل کند. اما برای بازگشت به حالت 1 ، برای تکمیل چرخه ، باید مقداری گرما آزاد کند. بنابراین اثر خالص این است که مقداری گرما به جو رد می شود. این فقط برای تکمیل چرخه لازم است.
بگذارید این را در چشم انداز بگذارم: در نظر بگیرید که سیستم شما یک فرایند همدما را از 1-1 اجرا می کند. در طی این فرآیند ، تمام گرما را به کار مثبت تبدیل می کند. اکنون ، برای بازگشت سیستم به همان حالت 1 ، باید مسیری متفاوت از 2-1 را طی کند ، که منجر به اتلاف گرما و کار منفی می شود.
اگر فرایند 2-1 نیز یک فرآیند همدما باشد چه اتفاقی می افتد؟ سپس شما اساساً همان منحنی فرآیند 1-2 را دنبال می کنید ، بنابراین انتگرال حلقوی کار و گرما = 0 ، یعنی در این چرخه کار مفیدی انجام نمی دهید اما هنوز تولید آنتروپی می کنید.
یک فرآیند ایزوترمال منفرد قانون دوم را نقض نمی کند ، زیرا در پایان روند شما در وضعیت دیگری هستید. اگر ادعا کنید که روندی حلقوی پیدا کرده اید که می تواند از گرمای تامین شده کاملاً کار کند ، فقط در این صورت مغایر قانون دوم است.

آیا انتقال حرارت ایزوترمال امکان پذیر است؟

انتقال گرما زمانی اتفاق می افتد که ارتعاشات حرارتی اتمها یا مولکولها باعث تحریک ارتعاشات اضافی در اتمها یا مولکولهای مجاور شوند. برای اینکه یک انتقال انرژی خالص داشته باشید ، یک مجموعه باید بیشتر از مجموعه دیگر لرزش داشته باشد و برهم کنش باید توزیع انرژی را یکنواخت کند. به عبارت دیگر ، اگر دو چیز در یک دما باشند نیروی محرکه ای برای انتقال انرژی وجود ندارد.
می توان فرض کرد که سرعت انتقال حرارت بسیار سریعتر از سرعت تولید انرژی است و بنابراین سیستم تقریباً هم دما خواهد بود. این امر به ویژه برای ترمودینامیک و موتورهایی که غالباً تصور می کنیم یک گام خاص در یک چرخه ترمودینامیکی شامل انتقال برگشت پذیر گرما است بسیار مهم است. این انتقال گرما تنها در صورت عدم وجود گرادیان حرارتی قابل برگشت است و بنابراین تصور می کنیم که تولید آنتروپی به دلیل انتقال حرارت برگشت ناپذیر در مقایسه با مقدار کل گرمای منتقل شده با مجبور بودن به هم دما بودن گام ، تولید ناچیز است.
به عبارت دیگر ، انتقال حرارت متناسب با اختلاف دما است. اگر اختلاف دما کم باشد ، سرعت انتقال گرما نیز کم است. این بدان معنی است که انتقال حرارت ایزوترمال بی نهایت زمان می برد.تصویر

ارسال پست