熱力学の第1の法則と熱力学の第2の法則の主な違いは、熱力学の第1の法則がエネルギーを生み出すことも破壊することもできないことを議論しているが、それはその形式を変えることができ、熱力学の第2の法則に基づいて、システムのエントロピーはいつも増加している。
主な違い
熱力学第一法則と熱力学第二法則の主な違いは,熱力学第一法則がエネルギーの発生も破壊もできないことを議論しているが,その形式を変えることができ,熱力学第二法則によれば,システムのエントロピーは常に増加することである。
熱力学第一法則(first law of thermodynamics) vs. 熱力学第二法則(second law of thermodynamics)
「熱力学」という言葉はギリシャ語の単語の派生語で、「Thermo」は熱を表し、「dynamics」は電力を表す。従って,熱,光,電気,化学エネルギーなどの異なる形態に存在するエネルギーの研究である。熱力学には4つの異なる法則、すなわち第ゼロ法則、第1法則、第2法則、第3法則がある。しかし、最も重要なのは熱力学の第1の法則と第2の法則である。熱力学の第1の法則はエネルギーが発生しても破壊されてもいけないことを議論したが,それはその形式を変えるしかないが,熱力学の第2の法則は,システムのエントロピーは減少せず,常に増加することを指摘した。これらの法則を議論する際には,制度と環境という2つの用語が非常に重要である。私たちが処理している任意のプロジェクトまたは1組のプロジェクトは、小さな像細胞でも、大きな像生態系でも、システムと呼ばれています。システムの周囲のすべてを周囲環境と呼ぶ。
比較図
| ねつりきがく第一法則 | ねつりきがくてき第二の法則 |
| 熱力学の第一法則はエネルギーが創造されたり破壊されたりすることはできないが,その形式を変えることができることを論じた。 | 熱力学の第2の法則は,システムのエントロピーが減少しないのではなく,常に増加するという法則である。 |
| と呼ぶ |
| 「エネルギー保存の法則」とも呼ばれています | 熱力学の第2の法則は「エントロピーを増加させる法則」とも呼ばれている。 |
| 方程式 |
| ΔE=q+wは熱力学の第一法則の方程式であり,他の2つの量が既知であれば計算値に用いられる。 | ΔS=ΔSシステム+ΔS環境はシステムの全エントロピー変化を測定するための熱力学第二法則方程式である。 |
| 式＃シキ＃ |
| その方程式は,1つのシステムの内部エネルギーの変化がシステムに流入する総熱に等しく,周囲環境によってシステムを動作させることを示している。 | 熱力学の第2の法則は,エントロピーの全変化がシステムとその周囲環境のエントロピー変化の和に等しいことを示した。 |
| 例 |
| 光合成の過程で、植物は太陽光、すなわち太陽エネルギーを利用して、それを化学エネルギー、すなわちグルコースに変換する。私たちは歩く、呼吸する、走るなどの過程で食べ物の化学エネルギーを運動エネルギーに変換します。 | 部屋の暖房器具は電気エネルギーを使って部屋に熱を提供しますが、見返りとして、部屋は暖房器具に同じエネルギーを提供することはできません。 |
熱力学第一法則(the first law of thermodynamics)は何ですか？
熱力学の第一の法則は、エネルギー保存の法則とも呼ばれ、宇宙の総エネルギーを議論した。全エネルギーが一定に保たれていることを指摘した。この法則によれば、エネルギーはその形式を変えることができるが、創造されたり破壊されたりすることはできない。
例
- 光合成の過程で、植物は太陽光、すなわち太陽エネルギーを利用して、それを化学エネルギー、すなわちグルコースに転化する。
- 食後の散歩、呼吸、ランニングなどで、食べ物の化学エネルギーを運動エネルギーに変換しています。
- 明るくなった電球は電気エネルギーを光エネルギーに変換する。
方程式
ΔE=q+wこれは1つのシステムの内部エネルギーの変化がシステムに流入する総熱量と周囲環境がシステムに対して仕事をする総和に等しい。他の2つの量が既知である場合、1つの値を計算するために使用できます。
熱力学第二法則(the second law of thermodynamics)は何ですか？
この熱力学法則によれば,一つの系のエントロピーは減少せず,常に増加する。エントロピーはシステムにおけるランダム性の無秩序度である。第1の法則は、エネルギーが永遠に発生または破壊されないことを指摘し、これはエネルギーが何度もリサイクルできることを意味する。しかし,ケルビン・プランクによれば,100%の効率で異なる形態のエネルギーを変換できるシステムは一つもない。これは、1つの過程で、常にいくつかのエネルギーが無駄な形で失われることを意味します。従って,システムのエントロピーは常に増加する。熱力学第二法則はまた,エネルギー変換が特定の方向にのみ発生することを説明し,これは熱力学第一法則では明らかにされていない。
例
- 電球は電気エネルギーを光エネルギーに変換することができますが、逆の過程は不可能です。つまり、電球に同じ数の熱と光を提供すれば、それを電気エネルギーに変換します。
- 部屋の暖房器具は電気エネルギーを使って部屋に熱を提供しますが、見返りとして、部屋は暖房器具に同じエネルギーを提供することはできません。
方程式
ΔS=ΔSシステム+ΔS矢印これはシステムの全エントロピー変化を測定するための方程式である。
主な違い
- 熱力学の第1の法則はエネルギーについてで、それはエネルギーが発生してあるいは破壊することができないことを説明して、異なる形式に変えるしかなくて、熱力学の第2の法則は系統のエントロピーが減少しないでいつも増加する法則です。
- 熱力学第一法則は「エネルギー保存法則」とも呼ばれ,一方,熱力学第二法則は「エントロピー増加法則」とも呼ばれる。
- ΔE=q+wは熱力学の第一法則の方程式であり,他の2つの量が既知であれば1つの値を計算するために用いられる。熱力学の第2の法則は,エントロピーの総変化がシステムとその周囲環境のエントロピー変化の和に等しいことを示している。
- 熱力学の第一法則方程式は,一つのシステムの内部エネルギーの変化がシステムに流入する総熱量に等しく,周囲環境によってシステムを動作させることを示す。一方,熱力学第二法則は,システムの全変化がシステムと周囲環境のエントロピー変化の和によって得られることを示している。
- 熱力学の第1の法則の例は光合成で、光合成の中で植物は太陽エネルギーを化学エネルギー、すなわちグルコースに転化して、部屋の中のヒーターは熱力学の第2の法則の1つの例で、それは電気エネルギーを利用して部屋に熱を提供して、逆に、部屋はヒーターに同じエネルギーを提供することができません。
ビデオの比較
結論
上記の議論によれば,熱力学第一法則によれば,エネルギーの発生や破壊は不可能であり,異なる形態にしか変換できないが,エネルギー変換の方向を説明することはできず,熱力学第二法則は系のエントロピーが常に増加することを明らかにした。
