قانون دوم ترمودینامیک

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

قانون اول ترمودینامیک تنها بیانی از تئوری کار و انرژی یا قانون بقای انرژی است. یک آونگ ساده یا یک آونگ ایده‌آل برای همیشه به نوسان ادامه می‌دهد. فیلمی از یک آونگ که به جلو و عقب نوسان می‌کند را در نظر بگیرید. اگر ما فیلم را برعکس نشان بدهیم، نخواهیم توانست آن را از حالت عادی تشخیص بدهیم.

اما برداری (نشانگری) برای زمان وجود دارد. دامنهٔ نوسان آونگ به تدریج کوجکتر می‌شود. اگر توپی را از ارتفاع خاصی رها کنید، در هر بار برخورد توپ با زمین، کمتر از دفعهٔ قبل بالا خواهد آمد. فیلمی از این توپ در دنیای واقعی، هنگام پخش برعکس، متفاوت دیده خواهدشد. قطعات یخ در داخل فنجان چای ذوب می‌شوند در حالی که چای سردتر می‌شود.

هیچ تناقضی با قانون اول ترمودینامیک نخواهد داشت اگر ما ببینیم که در داخل یک فنجان چای قطعات یخ تشکیل شده و چای گرمتر شود. این با قانون بقای انرژی سازگار است اما «ما هیچگاه چنین چیزی را نمی‌بینیم». قانون دوم ترمودینامیک توضیح می‌دهد که چرا چنین چیزی اتفاق نمی‌افتد.

بیان کلوین-پلانک[ویرایش]

ساخت یک موتور گرمایی سیکلی (چرخه‌ای) که جز جذب گرما از منبع و انجام کار مساوی با گرمای جذب شده تأثیر دیگری بر محیط نداشته باشد، غیر ممکن است.

یا می‌توان گفت که: ساخت ماشین گرمایی با بازدهی ۱۰۰ درصد غیرممکن است.

به بیان ساده‌تر امکان ندارد یک ماشین گرمایی تمام انرژی را که طی یک چرخه از منبع گرم به دست می‌آورد به کار تبدیل کند؛ بلکه مقداری از این انرژی به صورت انرژی تلف شده به منبع سرد داده می‌شود.

بیان کلازیوس[ویرایش]

ساخت یک موتور سیکلی که تأثیری جز انتقال مداوم گرما از دمای سرد به دمای گرم نداشته باشد، غیر ممکن است.

به بیان ساده تر امکان ندارد که بتوان یک یخچال ساخت که انرژی را از منبع سرد دریافت کند به منبع گرم انتقال دهد؛ بدون اینکه کاری از یک منبع دریافت کند.

مانند یخچال که تا کاری دریافت نکند (همان کاری که موتور یخچال به آن می‌دهد) یا به عبارت دیگر تا انرژی الکتریکی مصرف نکند آب را به یخ تبدیل نمی‌کند. (انتقال گرما به منبع گرم در یخچال آشپزخانه را با قرار دادن دست پشت یخچال به صورت باد گرمی احساس می‌کنیم).

یا اگر ما بخواهیم آب را از روی سطح زمین به ارتفاع ۱۰ متری زمین ببریم احتیاج به موتور و انجام کار است. پس تا زمانی که کاری صورت نگیرد نمی‌توان گرما را از منبع سرد گرفته و آن را به منبع گرم بدهیم.

ارتباط این دو بیان[ویرایش]

این دو بیان قانون دوم ترمودینامیک معادل (هم‌ارز) هستند. اگر بتوان یکی از آنها را نقض کرد، دیگری نیز نقض می‌شود.

جستارهای وابسته[ویرایش]