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Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik
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Das Gesetz besagt, dass in jedem Energieumwandlungsprozess immer ein Teil der Energie als Abwärme verloren geht und es unmöglich ist, Wärme vollständig in nutzbare Arbeit umzuwandeln, ohne Verluste. Der Teil der Wärme, der nicht in Arbeit umgewandelt werden kann, wird als Abwärme freigesetzt. Diese Abwärme erhöht die Entropie (ein Maß für die Unordnung) des Systems und seiner Umgebung und trägt zum insgesamt steigenden Entropiepegel bei.
ID:(1399, 0)
Mechanismen
Iframe
Das zweite Gesetz der Thermodynamik besagt, dass in jedem natürlichen Prozess die Gesamtentropie eines isolierten Systems niemals abnehmen kann; sie kann nur konstant bleiben oder zunehmen. Entropie ist ein Maß für Unordnung oder Zufälligkeit, und das zweite Gesetz impliziert, dass natürliche Prozesse dazu neigen, sich in Richtung eines Zustands maximaler Entropie oder Unordnung zu bewegen. Dieses Gesetz erklärt, warum bestimmte Prozesse irreversibel sind und warum Energie dazu neigt, sich zu verteilen oder zu zerstreuen. Es untermauert auch das Konzept des Zeitpfeils, indem es der Zeitrichtung auf der Grundlage des Fortschreitens zu größerer Unordnung eine Richtung gibt. In praktischen Begriffen besagt das zweite Gesetz, dass kein Wärmekraftwerk perfekt effizient sein kann, da immer etwas Energie als Abwärme verloren geht, und es setzt die grundlegenden Grenzen für die Effizienz der Energieumwandlung und den Betrieb von Wärmekraftmaschinen, Kühlschränken und anderen Systemen.
Mechanismen
ID:(15251, 0)
Wärme und Entropie
Konzept
Das erste Gesetz der Thermodynamik besagt, dass die Energie erhalten bleibt und insbesondere zwei Möglichkeiten bestehen, die innere Energie des Systems zu verändern, die als die Innere Energie ($U$) bezeichnet wird. Dies kann entweder durch Hinzufügen oder Entfernen von der Kaloriengehalt ($Q$) und durch Arbeit am System oder indem man dem System erlaubt, Arbeit zu verrichten, dargestellt durch der Effektive Arbeit ($W$).
Das zweite Gesetz schränkt diese Prozesse ein, indem es die Umwandlung von die Innere Energie ($U$) und der Effektive Arbeit ($W$) begrenzt. In diesem Sinne legt es fest, dass es nicht möglich ist, die gesamte Energie der Interne Energiedifferenz ($dU$) vollständig in nutzbare Arbeit der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) umzuwandeln, was bedeutet, dass der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$) niemals null sein kann. Anders ausgedrückt ist es unmöglich, die innere Energie in mechanische Arbeit umzuwandeln, ohne einen Verlust in Form von Wärme zu erleiden (der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$)).
Eine zweite Konsequenz des zweiten Gesetzes besteht darin, dass es notwendig wird, eine neue Variable einzuführen, die die Rolle von der Volumen ($V$) für der Effektive Arbeit ($W$) übernimmt, unter Berücksichtigung, dass der Kaloriengehalt ($Q$) seine Rolle als Empfänger nicht genutzter Energie für die Arbeitserstellung spielt. Diese neue Variable wird als die Entropie ($S$) bezeichnet, und das dritte Gesetz fordert, dass ihre Veränderung ( ($$)) immer positiv oder null, aber niemals negativ ist.
In einem System kann ein Teilsystem eine Abnahme der Entropie erfahren ($\Delta S_{sub}<0$), aber das gesamte System muss entweder die Entropie konstant halten oder eine Zunahme der Entropie erfahren ($\Delta S_{total}\geq 0$), gemäß dem dritten Gesetz.
ID:(11129, 0)
Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik
Konzept
Die zweite Gesetz der Thermodynamik wurde durch verschiedene Veröffentlichungen [1,2] formuliert und besagt, dass es nicht möglich ist, die Energie vollständig in nützliche Arbeit umzuwandeln. Der Unterschied zwischen diesen Mengen steht im Zusammenhang mit der nicht nutzbaren Energie der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$), die der im Prozess die Absolute Temperatur ($T$) erzeugten oder absorbierten Wärme entspricht.
Im Fall von der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) besteht eine Beziehung zwischen der intensiven Variable die Druck ($p$) und der extensiven Variable der Volumen ($V$), ausgedrückt als:
| $ \delta W = p dV $ |
Eine intensive Variable ist dadurch gekennzeichnet, dass sie den Zustand des Systems definiert und nicht von dessen Größe abhängt. In diesem Sinne ist die Druck ($p$) eine intensive Variable, da sie den Zustand eines Systems unabhängig von seiner Größe beschreibt. Andererseits nimmt eine extensive Variable, wie der Volumen ($V$), mit der Größe des Systems zu.
Im Fall von der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$) ist eine zusätzliche extensive Variable erforderlich, um die intensive Variable die Absolute Temperatur ($T$) zu ergänzen und die Beziehung wie folgt zu definieren:
| $ \delta Q = T dS $ |
Diese neue Variable, die wir die Entropie ($S$) nennen, wird hier in ihrer differenziellen Form (die Entropievariation ($dS$)) dargestellt und modelliert den Effekt, dass nicht die gesamte Energie der Interne Energiedifferenz ($dU$) vollständig in nützliche Arbeit der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) umgewandelt werden kann.
[1] "Über die bewegende Kraft der Wärme und die Gesetze, welche sich daraus für die Wärmelehre selbst ableiten lassen", Rudolf Clausius, Annalen der Physik, 1850
[2] "On the Dynamical Theory of Heat" (Über die dynamische Theorie der Wärme), William Thomson (Lord Kelvin), Transactions of the Royal Society of Edinburgh, 1851
ID:(15702, 0)
Erster Hauptsatz der Thermodynamik und Druck
Konzept
Da der Interne Energiedifferenz ($dU$) in Beziehung zu der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$) und der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) steht, wie unten gezeigt:
| $ dU = \delta Q - \delta W $ |
Und es ist bekannt, dass der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) in Beziehung zu die Druck ($p$) und die Volumenvariation ($dV$) steht, wie folgt:
| $ \delta W = p dV $ |
Daher können wir schlussfolgern, dass:
| $ dU = \delta Q - p dV $ |
ID:(15701, 0)
Innere Energie: Differentialverhältnis
Konzept
Da die Innere Energie ($U$) von die Entropie ($S$) und der Volumen ($V$) abhängt, kann der Interne Energiedifferenz ($dU$) wie folgt berechnet werden:
$dU = \left(\displaystyle\frac{\partial U}{\partial S}\right)_V dS + \left(\displaystyle\frac{\partial U}{\partial V}\right)_S dV$
Um die Schreibweise dieser Ausdrucksweise zu vereinfachen, führen wir die Notation für die Ableitung von die Innere Energie ($U$) nach die Entropie ($S$) bei konstantem der Volumen ($V$) ein:
$DU_{S,V} \equiv \left(\displaystyle\frac{\partial U}{\partial S}\right)_V$
und die Ableitung von die Innere Energie ($U$) nach der Volumen ($V$) bei konstantem die Entropie ($S$) als:
$DU_{V,S} \equiv \left(\displaystyle\frac{\partial U}{\partial V}\right)_S$
Daher können wir schreiben:
| $ dU = DU_{S,V} dS + DU_{V,S} dV $ |
ID:(15703, 0)
Modell
Top
Parameter
Variablen
Berechnungen
zu 
, dann die Variable auswählen: 
zu 
Berechnungen
Berechnungen
Variable 
Gegeben Berechnen 
Ziel : Gleichung Zu verwenden 
Gleichungen
$ \delta Q = T dS $
dQ = T * dS
$ dU = \delta Q - p dV $
dU = dQ - p * dV
$ dU = T dS - p dV $
dU = T * dS - p * dV
ID:(15310, 0)
Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik
Gleichung
Der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$) ist gleich die Absolute Temperatur ($T$) mal die Entropievariation ($dS$):
| $ \delta Q = T dS $ |
ID:(9639, 0)
Erster Hauptsatz der Thermodynamik und Druck
Gleichung
Mit dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik kann dies in Bezug auf der Interne Energiedifferenz ($dU$), der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$), die Druck ($p$) und die Volumenvariation ($dV$) ausgedrückt werden als:
| $ dU = \delta Q - p dV $ |
Da der Interne Energiedifferenz ($dU$) in Beziehung zu der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$) und der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) steht, wie unten gezeigt:
| $ dU = \delta Q - \delta W $ |
Und es ist bekannt, dass der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) in Beziehung zu die Druck ($p$) und die Volumenvariation ($dV$) steht, wie folgt:
| $ \delta W = p dV $ |
Daher können wir schlussfolgern, dass:
| $ dU = \delta Q - p dV $ |
ID:(3470, 0)
Innere Energie: Differentialverhältnis
Gleichung
Die Abhängigkeit von der Interne Energiedifferenz ($dU$) von die Druck ($p$) und die Volumenvariation ($dV$), zusätzlich zu die Absolute Temperatur ($T$) und die Entropievariation ($dS$) , ist gegeben durch:
| $ dU = T dS - p dV $ |
Da der Interne Energiedifferenz ($dU$) gemäß der Gleichung von der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$), die Druck ($p$) und die Volumenvariation ($dV$) abhängt:
| $ dU = \delta Q - p dV $ |
und der Ausdruck für das zweite Gesetz der Thermodynamik mit die Absolute Temperatur ($T$) und die Entropievariation ($dS$) lautet:
| $ \delta Q = T dS $ |
können wir daraus schließen:
| $ dU = T dS - p dV $ |
.
ID:(3471, 0)