13. Termodynamikkens 2. lov (kap 20)

Question 1

Hvad siger termodynamikkens 2. HS noget om?

Answer 1

hvor effektivt vi kan overføre energi i kredsprocesser

Question 2

Kelvin-Planck formuleringen (varmemaskine)

To formuleringer af 2. HS

Answer 2

Umuligt at bygge en maskine der i en kredsproces optager varme fra et reservoir og omdanner varmen fuldstændigt til arbejde.

e = 1 (ulovlig / umulig)

Question 3

Clausius formuleringen (køleskab)

To formuleringer af 2. Hs

Answer 3

Umuligt at bygge en maskine der omdanner kulde fuldstændig til varme.

K = inft. (ulovlig / umulig)

Question 4

Hvad forståes ved makrotilstande?

Answer 4

Et system fastlagt ved (p,V,T,n)

ex. En reol med 6 hylder

Question 5

Hvad forståes ved mikrotilstande?

Answer 5

Antallet af måder N partikler kan indordne sig i systemets M tilstande for at realisere denne makrotilstand.

Symbol: w

Generelt et stort tal. hvordan partiklerne kan fordeles på de 6 hylde

Alle tilstande er lige sandsynlige

Question 6

Entropi

Tilstandsfunktion

Answer 6

Et mål for hvor mange mikrotilstande der er for en given makrotilstand.

S = K_B ln(w)

Question 7

Entropi-formuleringen

Answer 7

Entropien af et lukket system kan ikke aftage:

DeltaS = DeltaS1 + DeltaS2 >_ 0

OBS. kan lokalt set godt være negativ/aftage

Universets varmedød (hypotese) -> når entropien når sit “endepunkt”

Question 8

Hvad betyder det at entropien vokser?

Answer 8

Kvaliteten af energien til rådighed falder

Question 9

Mikroskopisk tilgang til at finde entropi-ændring

Beregn entropi-ændring

Answer 9

DeltaS = K_B ln(w2/w1)

, hvor w er mikrotilstandene

Question 10

Makroskopisk tilgang til at finde entropi-ændringen

Beregn entropi-ændring

Answer 10

Entropi-ændringen for en reversibel proces kan regnes som:

Delta S = int[1,2] dQ/T

Oftest den nemmeste tilgang at bruge

Question 11

Fri ekspansion

Answer 11

Q = 0
W = 0
Delta u = 0

Question 12

Carnotmaskinen

Carnotmaskinen

Answer 12

Teoretisk maskine (uopnåelig, men ikke i modstrid)

1. Isoterm ekspansion (Qh)
2. Adiabatisk ekspansion (Q = 0)
3. Isoterm kompression (Qc)
4. Adiabatisk kompression (Q = 0)

Alle delprocesser er reversible

Mest effektive varmemaskine

Question 13

Carnotmaskinens effektivitet

carnotmaskinen

Answer 13

e_c = 1 + Qc / Qh

= 1 - Tc / Th

Question 14

Carnot princippet

Answer 14

Alle maskiner der bygger på reversible processer er lige effektive

e_c = 1 - Tc / Th (alle carnot)

Question 15

Hvad er unikt ved carnotmaskinen?

Carnotmaskinen

Answer 15

De 4 delprocesser kan vendes rundt (reversible), hvorved man nummerisk set har de samme værdier.

Question 16

Entropien i carnotmaskinen

Carnotmaskinen

Question 17

Hvad er værdien for entropi-ændringen i en reversibel kredsproces?

Answer 17

Delta S = 0

Entropi er en tilstandsfunktion. Ved en kredsprocess starter og slutter man i samme tilstand => 0

Tæt på at bryde 2. HS (Delta S må ikke være negativ)

Question 18

Termodynamikkens 3. HS

Blev gjort unødvendig ved opfindelsen af kvantemekanik

Answer 18

Entropien af et isoleret system går mod en konst. værdi, når temp. går mod 0

Dog siger kvantemekanik Cv(0) = 0
> Petits regel (Cv = 3R) gælder ikke længere > ikke brug for 3. HS.

Ikke pensum

Question 19

Hvorfor har vi brug for 2. HS?

Hvorfor er 0. - og 1. HS ikke nok?

Answer 19

Hverken 0. eller 1. HS siger noget om i hvilken retning termodynamiske processer kan forløbe, hvilke energiudvekslinger, der i praksis kan lade sig gøre

Question 20

Reversibel proces

Answer 20

Proces der kan returneres til sit udgangspunkt langs den samme kurve i et P,V-diagram, hvor systemet er i termisk & kemisk ligevægt i hvert punkt på kurven

Question 21

Termodynamikkens 0. HS

Answer 21

Hvis to systemer er i termodynamisk ligevægt med et tredje system, vil de også være i ligevægt med hinanden.