熱は、システムで何らかの外部活動が行われない限り、低温のシステムから高温のシステムに単独で移動することはできません。これはまさに、冷蔵庫とヒート ポンプが行うように設計されていることです。熱は冷蔵庫内で高温から低温に移動しますが、それは外部の仕事によって強制された場合に限られます。冷蔵庫は電動モーターで駆動されており、機能するためには周囲の環境の影響が必要です。
クラウジウスの発言は?
クラウジウスは、絶対温度 T にある系に少量の熱 q が導入されると、その系がプロセスを経ること、そして比 Q/T がすべての可逆プロセスで同じであることを示しました。これは以前は知られていませんでした。彼は値 Q/T =dS を計算し、S をエントロピーと指定しました。
低温のリザーバーから高温のリザーバーへの加熱は、それだけでは達成できません。別の言い方をすれば、温度が下がったときにのみ自動的に熱伝達が行われます。たとえば、電気だけで動く冷蔵庫は設計できません。
ルドルフ・クラウジウスとは?
ルドルフの本名はルドルフ・ユリウス・エマヌエル・クラウジウス。彼は、熱力学とクラウジウスの主張の発展を担当したドイツの数学者および物理学者でした。彼は、熱と特性がどのように機能するかについて多くのアイデアを見つけました。これは、カルノー サイクルの再記述です。 1850 年には、「熱の移動力」というタイトルの論文も書きました。 1865 年にエントロピーのアイデアを提案し、1970 年にビリアル定理を提案しました。
ケルビン – プランク ステートメント
任意の量の熱に対して、システムは、高温のリザーバーから受け取るのと同じ量の作業出力を提供できません。仕事を熱に変換するシステムは可能ですが、熱を仕事に戻すデバイスは実現できません。一方、熱機関では熱効率を 100% にすることはできません。
熱力学第二法則の適用
熱は常に、より熱い物体からより冷たい物体へと伝達されます。
冷蔵庫とヒート ポンプは、逆カルノー サイクルのみに基づく熱力学の第 2 法則の影響を受けます。 Otto やディーゼルなど、すべてのタイプの熱機関サイクルは、熱力学の第 2 法則に従います。
何かを冷やす必要があるときは、冷蔵庫に入れて熱を取り除きます。ただし、これは自動的には行われません。コンプレッサーを使用して外部仕事を提供すると、食品が冷やされます。同じ原理がエアコンやヒート ポンプで使用されます。
エントロピー
秩序と無秩序の程度、可逆性と不可逆性はすべてエントロピーに関係しています。熱力学のエントロピー概念は、不可逆プロセスと可逆プロセスの違いの程度を評価するために使用されます。システムが孤立したままである場合、システムが熱力学的平衡に入ると、システムのエントロピーは、不可逆的なプロセスにより、最も可能性の高い値に達するまで上昇し続けます。すべての不可逆的なプロセスは、平衡状態で停止します。システムがエントロピーを周囲に転送し始めると、システムはもはや平衡状態になく、不可逆的なプロセスが発生し、エントロピーが作成されます。エントロピーを伝達するために、熱または物質移動を使用できます。システム内の不可逆プロセスによって生成されるエントロピーのため、システム内にエントロピーの蓄積がない場合、出口状態での合計エントロピー (システム + 周囲) は、入口状態でのエントロピーよりも大きくなります。 「エントロピー」という用語は、幅広い特性を指します。
熱力学第二法則
熱力学の第 2 法則によると、エネルギーが移動または変化すると、その過程でますます多くのエネルギーが浪費されます。熱力学には、熱エネルギー (熱) と他の形態のエネルギーとの相互作用、およびエネルギーが物質に与える影響を説明する 4 つの法則があります。これはその法律の一つです。熱力学の第一法則は、エネルギーは生成または破壊できないと主張しています。宇宙のすべてのもので使用できるエネルギーの総量は一定のままです。熱力学の第 2 法則は、エネルギーの性質とその変換方法を扱います。
クラウジウス ステートメント図
結論
熱力学には、熱エネルギー (熱) と他の形態のエネルギーとの相互作用、およびエネルギーが物質に与える影響を説明する 4 つの法則があります。熱力学の第一法則は、エネルギーを生成または破壊できないと主張しています。すべてのもので使用できるエネルギーの総量は一定のままです。
