Termodinamiğin birinci yasasına göre toplam enerji her zaman korunur, yaratılamaz veya yok edilemezdi. İkinci yasası ise, bir vücuttan ısı emilmesinden ve eşit miktarda iş yapılmasından başka bir etki yaratmayan bir ısı makinesi yapmak imkansızdı.
Termodinamik yasaları, termodinamik sistemleri termal dengede karakterize eden enerji, sıcaklık ve entropi gibi temel fiziksel nicelikleri tanımlar. Bu termodinamik yasalar, bu miktarların çeşitli koşullar altında nasıl davrandığını temsil eder.
“ Enerjinin korunumu yasası olarak da bilinen termodinamiğin birinci yasası, enerjinin yaratılamayacağını veya yok edilemeyeceğini, ancak bir biçimden diğerine değiştirilebileceğini belirtir.”
"Termodinamiğin ikinci yasası, yalıtılmış bir sistemdeki entropinin her zaman arttığını belirtir. Herhangi bir izole sistem kendiliğinden termal dengeye doğru gelişir - sistemin maksimum entropi durumudur.”
Termodinamiğin 1. ve 2. Yasası Hakkında Bilgi
Termodinamik kanunları belli gözlemlere dayanmaktadır. Bir yasa, bu nitelikte gözlemlenen bir davranıştır ve bu davranışın bir açıklaması değildir. Kanunlar çiğnenemez. Ancak belirli bir grup bilim adamı, belirli koşullar altında yasayı çiğnemenin bir yolunu bulduklarını iddia ediyor. İlk termodinamik kanunu sadece orada işlemde kullanılan farklı enerji kaynakları arasında bir faz bir geçiş, ancak bu tür bir dönüşüm fizibilite herhangi bir ayrıntı etmediğini göstermektedir.
Termodinamiğin 1. Yasası;
Termodinamiğin birinci yasasına girmeden önce, ısı ve iş arasındaki ilişkiyi ve iç enerji kavramını anlamamız gerekir. Tıpkı kütle gibi, enerji de her zaman korunur, yani ne yaratılabilir ne de yok edilebilir ancak bir biçimden diğerine dönüştürülebilir. İç enerji, sistemin kinetik enerji ve potansiyel enerjiyi içeren molekülleriyle ilişkili enerjiyi ifade eden sistemin termodinamik bir özelliğidir.
Bir sistem ısı, iş ve iç enerjinin etkileşimi nedeniyle herhangi bir değişikliğe uğradığında, bunu çok sayıda enerji transferi ve dönüşümü takip eder. Ancak bu transferler sırasında toplam enerjide net bir değişim olmaz. Benzer şekilde, termodinamiğin birinci yasasına bakarsak, ısının bir enerji biçimi olduğunu doğrular. Bunun anlamı, termodinamik süreçlerin enerjinin korunumu ilkesi tarafından yönetildiğidir. Termodinamiğin birinci yasasına bazen Enerjinin Korunumu Yasası da denir.
Denge durumundaki bir termodinamik sistem, iç enerji (E) olarak bilinen bir durum değişkenine sahiptir. İki sistem arasındaki iç enerjideki değişim, sisteme olan ısı transferinin farkı ile sistem tarafından yapılan işin farkına eşittir.
Termodinamiğin birinci yasası, evrenin enerjisinin aynı kaldığını belirtir. Sistem ve çevre arasında değiş tokuş edilebilmesine rağmen, yaratılamaz veya yok edilemez. Kanun temel olarak iş ve ısı transferi nedeniyle enerji durumlarındaki değişikliklerle ilgilidir. Enerjinin korunumu kavramını yeniden tanımlıyor. Termodinamiğin birinci yasasının denklemi şu şekilde verilir;
ΔU = q + W
ΔU = sistemin iç enerjisindeki değişim,
q = sistem ve çevre arasındaki ısı transferinin cebirsel toplamı,
W = sistemin çevresiyle iş etkileşimidir.
Termodinamiğin 2. Yasası;
Termodinamiğin ikinci yasası, ısı transferinin yönüne ve ısı motorlarının ulaşılabilir verimliliğine kısıtlamalar getirir. Termodinamiğin birinci yasası, evrenin enerjisinin sabit kaldığını, ancak enerji sistem ve çevre arasında değiş tokuş edilebilmesine rağmen, yaratılamayacağını veya yok edilemeyeceğini belirtir.
İken termodinamiğin birinci yasası enerji transferi miktarı bir süreçtir hakkında bilgi verir, bu enerji transferinin yönü ve enerji kalitesi hakkında herhangi bir bilgi sağlamayı başarısız olur. Birinci yasa, tek tip sıcaklıktaki metalik bir çubuğun kendiliğinden bir uçta ısınıp diğer uçlarda soğuyacağını gösteremez. Yasanın söyleyebileceği tek şey, süreç gerçekleşirse her zaman enerji dengesinin olacağıdır.
Herhangi bir işlemin uygulanabilirliği için kriter sağlayan termodinamiğin ikinci yasasıdır. Termodinamiğin hem birinci hem de ikinci yasalarını karşılamadığı sürece bir süreç gerçekleşemez. Termodinamiğin ikinci yasası, kendiliğinden meydana gelen herhangi bir sürecin her zaman evrenin entropisinde (S) bir artışa yol açacağını belirtir. Basit bir deyişle, yasa, yalıtılmış bir sistemin entropisinin zamanla asla azalmayacağını açıklar.
Bununla birlikte, sistemin termodinamik dengede olduğu veya tersinir bir süreçten geçtiği bazı durumlarda, sistemin ve çevresinin toplam entropisi sabit kalır. İkinci yasa, Artan Entropi Yasası olarak da bilinir. Matematiksel olarak termodinamiğin ikinci yasası şu şekilde temsil edilir;
ΔS univ > 0
Burada ΔS univ evrenin entropisindeki değişimdir.