الفرق بين القانون الأول والثاني للديناميكا الحرارية

القانون الأول للديناميكا الحرارية:

• يُعرف أيضًا بقانون حفظ الطاقة.
• ينص على أن الطاقة لا تفنى ولا تُستحدث، وإنما تتحول من شكل إلى آخر.
• رياضيًا، يُعبّر عنه بالعلاقة التالية:

ΔU = Q - W

حيث:

• ΔU: التغير في الطاقة الداخلية للنظام.
• Q: الحرارة المضافة للنظام من محيطه.
• W: العمل المبذول من قبل النظام على محيطه.

القانون الثاني للديناميكا الحرارية:

• يُعرف أيضًا بقانون "ازدياد الإنتروبية".
• ينص على أن إنتروبيا نظام معزول لا يمكن أن تنخفض.
• يُعبّر عن هذا القانون رياضيًا بالعلاقة التالية:

ΔS ≥ 0

حيث:

• ΔS: التغير في إنتروبيا النظام.

الفرق الرئيسي:

• نوع المعلومات:
  • يقدم القانون الأول معلومات حول كمية الطاقة، بينما يقدم القانون الثاني معلومات حول اتجاه العمليات.
• التطبيقات:
  • يُستخدم القانون الأول لحساب كفاءة المحركات الحرارية وغيرها من الأنظمة الحرارية.
  • يُستخدم القانون الثاني لفهم ظواهر مثل التآكل، وتكوين الثلج، وانتشار الحرارة.

أمثلة توضيحية:

• القانون الأول: عند تسخين الماء في غلاية، تتحول الطاقة الحرارية من الموقد إلى الماء، مما يؤدي إلى زيادة طاقته الداخلية.
• القانون الثاني: عندما يُترك كوب من الماء الساخن في الغرفة، تنخفض درجة حرارته تدريجيًا حتى تتساوى مع درجة حرارة الغرفة.

ملخص:

يُعدّ القانونان الأول والثاني للديناميكا الحرارية أساسيين لفهم سلوك الطاقة والحرارة في الكون. يُقدم القانون الأول معلومات حول كمية الطاقة، بينما يُقدم القانون الثاني معلومات حول اتجاه العمليات.