主要區別
熱力學第一定律和熱力學第二定律的主要區別在於,熱力學第一定律討論了能量既不能產生也不能被破壞,但它可以改變其形式,而根據熱力學第二定律,系統的熵總是增加的。
熱力學第一定律(first law of thermodynamics) vs. 熱力學第二定律(second law of thermodynamics)
“熱力學”一詞是希臘語單詞的派生詞,其中“Thermo”代表熱量,“dynamics”表示功率。因此,它是對存在於不同形式的能量的研究,如熱、光、電和化學能。熱力學有四種不同的定律,即第零定律、第一定律、第二定律和第三定律。但最重要的是熱力學第一定律和第二定律。熱力學第一定律討論了能量既不能產生也不能被破壞,但它只能改變它的形式,而熱力學第二定律則指出,系統的熵從不減少,而是總是增加。在討論這些規律時,有兩個術語是非常重要的,即制度和環境。我們所處理的任何一個專案或一組專案,無論是小的像細胞,還是大的像生態系統,都被稱為系統。系統周圍的一切都被稱為周圍環境。
比較圖
什麼是熱力學第一定律(the first law of thermodynamics)?
熱力學第一定律,也叫能量守恆定律,討論了宇宙中的總能量。它指出,總能量保持不變。根據這個定律,能量可以改變它的形式,但它不能被創造或毀滅。
示例
- 在光合作用過程中,植物利用陽光,即太陽能,並將其轉化為化學能,即葡萄糖。
- 當我們在飯後散步、呼吸或跑步等時,我們正在將食物中的化學能轉化為動能。
- 變亮的電燈泡把電能轉換成光能。
方程式
ΔE=q+w這是一個系統的內能變化等於流入系統的總熱量和周圍環境對系統做功的總和。如果其他兩個量已知,它可以用來計算一個值。
什麼是熱力學第二定律(the second law of thermodynamics)?
根據這個熱力學定律,一個系統的熵從不減少,而是總是增加。熵是系統中隨機性的無序程度。第一定律指出,能量永遠不會被產生或破壞,這意味著能量可以一次又一次地迴圈利用。但是,根據開爾文-普朗克的說法,沒有一個系統能夠以100%的效率轉換不同形式的能量。這意味著在一個過程中,總有一些能量以無用的形式流失。所以,系統的熵總是增加的。熱力學第二定律也解釋了能量轉換隻發生在一個特定的方向上,這在熱力學第一定律中沒有得到澄清。
示例
- 電燈泡可以把電能轉換成光能,但反過來的過程是不可能的,即如果我們給燈泡提供相同數量的熱量和光,它就會把它轉變成電能。
- 房間裡的取暖器使用電能為房間提供熱量,而作為回報,房間不能為取暖器提供相同的能量。
方程式
ΔS=ΔS系統+ΔS箭頭這是用來測量系統總熵變的方程。
主要區別
- 熱力學第一定律是關於能量的,它說明能量不能被產生或破壞,只能轉變成不同的形式,而熱力學第二定律則是系統的熵從不減少而是總是增加的定律。
- 熱力學第一定律也稱為“能量守恆定律”,另一方面,熱力學第二定律又稱為“增加熵定律”
- ΔE=q+w是熱力學第一定律的方程,如果已知另外兩個量,則用來計算一個值。熱力學第二定律表示,熵的總變化等於系統及其周圍環境的熵變化之和
- 熱力學第一定律方程表示,一個系統的內能的變化等於流入系統的總熱量,並由周圍環境對系統做功。另一方面,熱力學第二定律表示,系統的總變化可以透過系統和周圍環境的熵變化之和得到。
- 熱力學第一定律的例子是光合作用,在光合作用中植物將太陽能轉化為化學能,即葡萄糖,而房間裡的加熱器則是熱力學第二定律的一個例子,它利用電能為房間提供熱量,而反過來,房間不能向加熱器提供相同的能量。
對比影片
結論
根據上述討論,總結出根據熱力學第一定律,能量不可能產生或破壞,只能轉化為不同的形式,但它不能解釋能量轉換的方向,熱力學第二定律闡明瞭系統的熵總是增加。