თერმოდინამიკის პირველი კანონის განსაკუთრებული შემთხვევები

განვიხილოთ ოთხი განსხვავებული თერმოდინამიკური პროცესი, როდესაც სისტემა გარკვეულწილად შეზღუდულია და შემდეგ ვნახავთ რა შედეგი მოჰყვება ამგვარი პროცესებისათვის თერმოდინამიკის პირველი კანონის გამოყენებას. შედეგები 1. ცხრილშია შეჯამებული.

1. ადიაბატური პროცესები. ადიაბატური პროცესი მაშინ ხდება, როდესაც პროცესი ძალიან სწრაფია ან სისტემა იმდენად კარგად არის იზოლირებული, რომ სისტემასა და გარემოს შორის სითბოს სახით
ენერგიის გადაცემა არ ხდება. პირველ კანონში (შინაგანი ენერგია იზრდება, თუ ენერგია Q სითბოს სახით ემატება და მცირდება, თუ ენერგია სისტემის მიერ შესრულებული W მუშაობის სახით იკარგება, ფორმულა 1. dEშ = dQ – dW) Q = 0 ჩავსვამთ და მივიღებთ:

dEშ = -W (ადიაბატური პროცესი)

ფორმულის თანახმად თუ მუშაობას სისტემა ასრულებს (ანუ W დადებითია), სისტემის შინაგანი ენერგია მუშაობის ოდენობით მცირდება. ასევე, თუ მუშაობა სისტემაზე სრულდება (ანუ W უარყოფითია), სისტემის შინაგანი ენერგია მუშაობის ოდენობით იზრდება.

სურათზე 1. ნაჩვენებია იდეალიზებული ადიაბატური პროცესი. იზოლირებულ სისტემაში სითბო არც შედის და არც გამოდის. მაშასადამე, სისტემასა და გარემოს შორის ენერგიის გადაცემის ერთადერთი საშუალება მუშაობაა. თუ ტყვიას დგუშიდან ავიღებთ და აირს გაფართოების საშუალებას მივცემთ, სისტემის მიერ შესრულებული მუშაობა დადებითია და აირის შინაგანი ენერგია მცირდება.

---

სურათი 1.

ადიაბატური გაფართოება მოხდება, თუ დგუშზე დალაგებულ ტყვიებს ნელ-ნელა შევამცირებთ. ნებისმიერ სტადიაზე ტყვიების დამატება პროცესის შებრუნებას იწვევს.

---

არღვევს სიცოცხლე თერმოდინამიკის მეორე კანონს?

თერმოდინამიკის მეორე კანონი (ენტროპიის ზრდის კანონი) ხანდახან გამოიყენება ევოლუციის საწინააღმდეგო არგუმენტად. ევოლუცია, როგორც კამათისას აღნიშნავენ არის ენტროპიის შემცირება, რადგანაც იგი დროის განმავლობაში მეტ ორგანიზებულობას ქმნის. ამ დროს კი თერმოდინამიკის მეორე კანონი ამბობს, რომ დროის განმავლობაში ორგანიზებულობა კლებულობს და შესაბამისად არეულობა მატულობს. ასე რომ, ევოლუცია არღვევს მეორე კანონს.

ამ არგუმენტებში ბევრი რამ არასწორია, და შეგვიძლია ad infinitum გავაგრძელოთ კამათი. ორივე მხარის სასარგებლო არგუმენტების კრებული შეგიძლიათ იპოვოთ შემდეგ ლინკზე: www.talkorigins.org/faqs/thermo.html. ასეთი განხილვები არასდროს მოიცავდა რაიმე რიცხვით გამოთვლებს. ეს სამწუხაროა, რადგან მარტივ გამოთვლებსაც შეუძლია გვაჩვენოს, რომ ევოლუციისათვის ფიზიკურად შეუძლებელია თერმოდინამიკის მეორე კანონის დარღვევა.

მნიშვნელოვნია ავღნიშნოთ, რომ დედამიწა არ არის იზოლირებული სისტემა: იგი იღებს ენერგიას მზისგან და გამოასხივებს ენერგიას უკან კოსმოსში. მეორე კანონი არ აცხადებს, რომ სისტემის ნებისმიერი ნაწილის ენტოპია უნდა გაიზარდოს. ეს რომ ასე არ ყოფილიყო, ყინული არასდროს იარსებებდა და ორთქლი კი არასდროს კონდენსირდებოდა. ორივე ეს პროცესი კი თავის თავში ენტროპიის შემცირებას მოიცავს. მეორე კანონი ამბობს, რომ მთლიანი სისტემის ტოტალური ენტროპია უნდა გაიზარდოს. და ენტროპიის კლება უნდა ანაზღაურდეს ენტროპიის მატებით სხვაგან. [ამ კუთხით ძალიან კარგი მაგალითია მაცივრისა და ოთახის განხილვა. მაცივარი მის შგნით აშკარად ამცირებს ენტროპიას, რადგან „წარმოქმნის“ სიცივეს და შესაბამისად მეტ წესრიგს. მაცივარის ძრავა მუშაობს ელექტრო ენერგიაზე და ეს ძრავა სითბოს გამოყოფს ოთახში. ხოლო სითბოს გამოყოფა კი ენტროპიის ზრდაა, რადგან ოთახი ნაკლებ მოწესრიგებული ხდება. ოთახის მაცივრიანად, როგორც მთლიანი სისტემის განხილვისას კი ენტროპია ჯამში მატულობს. ადმინი. ]