Alaluku 3.1 Termodynamiikan II pääsääntö
Katso aluksi video Irreversiibelit prosessit ja termodynamiikan toinen pääsääntö. Tee muistiinpanot, joista voit kerrata mitä tarkoittaa reversiibeli ja irreversiibeli prosessi, sekä sen mitä termodynamiikan toinen pääsääntö kertoo. Tee sitten seuraavat tehtävät.
Harjoitustehtävät Harjoitustehtävät
1.
Miksi valtamerilaivat eivät käytä meren lämmöstä saatavaa energiaa etenemiseen? Tai miksi lentokoneet eivät käytä ilmasta saatavaa lämpöä?
Esimerkiksi laivan tapauksessa laivan runko ja merivesi pyrkivät termodynaamiseen tasapainoon, eli käytännössä laivan runko on samassa lämpötilassa meriveden kanssa. Jotta merestä saataisiin hyödyllistä lämpöä laivaan, laivassa pitäisi olla merivettä kylmempi säiliö, johon meriveden lämpö johtuisi. Tämän säiliön ylläpitämiseksi tarvitaan jälleen energiaa, joten tämä energia voidaan käyttää suoraan moottorin toimintaan.
2.
Kymmenen grammaa jäätä, jonka lämpötila on 0\(^\circ\)C, absorboi ilmasta lämpöä kunnes jää on sulanut. Onko prosessi reversiibeli, kun
ympäristön lämpötila on juuri ja juuri nollan yläpuolella?
ympäristön lämpötila on 20\(^\circ\)C?
(a) Prosessi on reversiibeli. Jää ja ympäristö ovat koko prosessin ajan hyvin lähellä termodynaamista tasapainoa. Prosessin suunta muuttuu hyvin pienellä muutoksella ympäristössä.
(b) Prosessi on irreversiibeli. Jää ja ympäristö ovat kaukana termodynaamisesta tasapainosta. Ympäristön lämpötilaa pitää muuttaa paljon prosessin suunnan kääntämiseksi.