قانون دوم ترمودینامیک

ترمودینامیک
موتور گرمایی کلاسیک کارنو
شاخه‌ها ترمودینامیک مکانیک آماری ترمودینامیک شیمیایی ترمودینامیک کوانتومی ترمودینامیک تعادلی / ترمودینامیک غیرتعادلی
قوانین قانون صفرم ترمودینامیک قانون اول ترمودینامیک قانون دوم ترمودینامیک قانون سوم ترمودینامیک
سامانه‌ها سامانه بسته تک‌افتاده حالت معادله حالت گاز ایده‌آل گاز حقیقی حالت ماده فاز (ماده) تعادل ترمودینامیکی حجم کنترل ابزارآلات فرایندها فرایند هم‌فشار فرایند هم‌حجم فرایند هم‌دما فرایند بی‌دررو فرایند هم‌آنتروپی فرایند هم‌آنتالپی فرایند شبه‌تعادلی فرایند پلی تروپیک انبساط آزاد فرایند برگشت‌پذیر فرایند برگشت‌ناپذیر (ترمودینامیک) درون-بازگشت‌پذیر چرخه ترمودینامیکی ماشین گرمایی چرخه پمپ حرارتی و خنک‌ساز بازده گرمایی
خواص ترمودینامیکی Note: متغیرهای مزدوج (ترمودینامیک) in italics نمودارهای ترمودینامیکی خواص شدتی و مقداری توابع مسیر کار (ترمودینامیک) گرما تابع حالت دمای ترمودینامیکی / آنتروپی (مقدمه) فشار / حجم پتانسیل شیمیایی / تعداد ذره کیفیت بخار خواص کاهیده
خواص مواد پایگاه داده‌های خواص ظرفیت گرمایی  ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial S}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial T}$ ضریب تراکم‌پذیری همدما  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial p}$ ضریب انبساط گرمایی  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial T}$
معادلات قضیه کارنو قضیه کلازیوس روابط بنیادین قانون گاز آرمانی روابط ماکسول (ترمودینامیک) روابط متقابل اونزاگر معادلات بریجمن جدول معادلات ترمودینامیکی
پتانسیل‌ها انرژی آزاد ترمودینامیکی آنتروپی آزاد انرژی درونی ${\displaystyle U(S,V)}$ آنتالپی ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ انرژی آزاد هلمولتز ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ انرژی آزاد گیبس ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
تاریخچه فرهنگ تاریخچه پیشینه ترمودینامیک تاریخچهٔ آنتروپی قوانین گاز ماشین‌های "حرکت دائم" فلسفه فیزیک حرارتی و آماری آنتروپی (پیکان زمان) آنتروپی و زندگی Brownian ratchet شیطانک ماکسول پارادوکس مرگ گرما پارادوکس لوشمیت سینرژتیکس نظریات نظریه کالریک Theory of heat ویس ویوا ("نیروی زنده") معادل مکانیکی گرما توان (فیزیک) نشریات مهم "An Experimental Enquiry Concerning … Heat" "درمورد تعادل مواد ناهمگن" "Reflections on the Motive Power of Fire" خط سیر زمانی ترمودینامیک ماشین‌های گرمایی هنر آموزش سطح ترمودینامیکی ماکسول انتروپی از جنبه انتشار انرژی
دانشمندان دانیل برنولی لودویگ بولتسمان نیکلا سعدی کارنو بنوآ پل امیل کلاپیرون رودلف کلاوزیوس کنستانتین کاراتئودوری پی‌یر دوهم جوسایا ویلارد گیبس هرمان فون هلمهولتز جیمز جول جیمز کلرک ماکسول یولیوس روبرت فون مایر لارس اونزاگر ویلیام جان مک‌کورن رانکین جان اسمیتون گئورگ اشتال بنجامین تامسون ویلیام تامسون یوهان دیدریک وان در والس جان جیمز واترستون
سایر هسته‌زایی (شیمی) خودسامانی خودسازمان‌دهی ترتیب و درهم‌ریختگی
رده:ترمودینامیک
ن ب و

قانون دوم ترمودینامیک بیان می‌کند که در یک پروسهٔ طبیعی ترمودینامیکی جمع انتروپی تک‌افتادهٔ (ایزوله) سیستم‌های شرکت‌کننده در آن پروسه، همواره با گذشت زمان افزایش می‌یابد، (تنها اگر در شرایط ایده‌آل حالت دایمی، یا تحت فرایند برگشت‌پذیری قرار داشته‌باشد، ثابت می‌ماند). به بیان دیگر هیچ پروسهٔ ترمودینامیکی وجود ندارد که با گذشت زمان با افزایش انتروپی همراه نباشد. این افزایش آنتروپی برابر است با افزایش اتلاف انرژی، (و سازگار با فرایند برگشت‌ناپذیر و اصل نابرابری گذشته و آینده).

از دیدگاه تاریخی، قانون دوم یافته‌هایی تجربی بود که به عنوان یک اصل بدیهی نظریهٔ ترمودینامیکی پذیرفته شده‌بود. ترمودینامیک آماری، کلاسیک یا کوانتومی آن، منشأ میکروسکوپی این قانون را توضیح می‌دهد.

قانون دوم ترمودینامیک‌ از راه‌های بسیاری بیان گردیده‌است. امتیاز نخستین فرمول‌بندی آن به دانشمند فرانسوی سعدی کارنو در سال ۱۸۲۴ می‌رسد، او نشان داد که: حد بالایی برای بازده (بهره‌وری) تبدیل حرارت به کار در یک موتور گرمایی وجود دارد.

قانون اول ترمودینامیک تنها بیانی از تئوری کار و انرژی یا قانون بقای انرژی است. یک آونگ ایده‌آل برای همیشه به نوسان ادامه می‌دهد. فیلمی از یک آونگ که به جلو و عقب نوسان می‌کند اگر برعکس نشان‌داده‌شود، نوسان آن از حالت عادی تشخیص داده نخواهد شد. اما برداری (نشانگری) برای زمان وجود دارد. دامنهٔ نوسان در یک آونگ عادی به تدریج کوچکتر می‌شود. اگر توپی از ارتفاع خاصی رها شود، در هر بار برخورد توپ با زمین، کمتر از بار پیشین بالا خواهد آمد. فیلمی از این توپ در دنیای واقعی، هنگام پخش برعکس، متفاوت دیده خواهدشد.

قطعات یخ در داخل فنجان چای ذوب می‌شوند در حالی که چای سردتر می‌شود و این مشاهده هیچ تناقضی با قانون اول ترمودینامیک نخواهد داشت. اگر دیده شود که در داخل یک فنجان چای قطعات یخ تشکیل شده و چای گرمتر شود، این نیز با قانون بقای انرژی سازگار است اما «ما هیچگاه چنین چیزی را نمی‌بینیم». این قانون دوم ترمودینامیک است که توضیح می‌دهد که چرا چنین چیزی اتفاق نمی‌افتد.

ساخت یک موتور گرمایی سیکلی (چرخه‌ای) که جز جذب گرما از منبع و انجام کار مساوی با گرمای جذب شده تأثیر دیگری بر محیط نداشته باشد، غیرممکن است.

یا می‌توان گفت که: ساخت ماشین گرمایی با بازدهی ۱۰۰ درصد غیرممکن است.

به بیان ساده‌تر امکان ندارد یک ماشین گرمایی تمام انرژی را که طی یک چرخه از منبع گرم به دست می‌آورد به کار تبدیل کند؛ بلکه مقداری از این انرژی به صورت انرژی تلف شده به منبع سرد داده می‌شود.^[۱][۲]

ساخت یک موتور سیکلی که تأثیری جز انتقال مداوم گرما از دمای سرد به دمای گرم نداشته باشد، غیرممکن است.

به بیان ساده‌تر امکان ندارد که بتوان یک یخچال ساخت که انرژی را از منبع سرد دریافت کند به منبع گرم انتقال دهد؛ بدون اینکه کاری از یک منبع دریافت کند.

مانند یخچال که تا کاری دریافت نکند (همان کاری که موتور یخچال به آن می‌دهد) یا به عبارت دیگر تا انرژی الکتریکی مصرف نکند آب را به یخ تبدیل نمی‌کند. (انتقال گرما به منبع گرم در یخچال آشپزخانه را با قرار دادن دست پشت یخچال به صورت باد گرمی احساس می‌کنیم).

یا اگر ما بخواهیم آب را از روی سطح زمین به ارتفاع ۱۰ متری زمین ببریم احتیاج به موتور و انجام کار است. پس تا زمانی که کاری صورت نگیرد نمی‌توان گرما را از منبع سرد گرفته و آن را به منبع گرم بدهیم.

این دو بیان قانون دوم ترمودینامیک معادل (هم‌ارز) هستند. اگر بتوان یکی از آن‌ها را نقض کرد، دیگری نیز نقض می‌شود.

• ترمودینامیک
• نیکولا سعدی کارنو
• بنویت پال امیل کلاپیرون
• ماشین گرمایی (موتور گرمایی)
• چرخهٔ کارنو
• چرخهٔ اتو
• انتروپی
• قانون صفرم ترمودینامیک
• قانون اول ترمودینامیک
• قانون سوم ترمودینامیک

• مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «second law of thermodynamics». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۵ نوامبر ۲۰۱۶.

این یک مقالهٔ خرد فیزیک است. می‌توانید با گسترش آن به ویکی‌پدیا کمک کنید.