القانون الأول للديناميكا الحرارية

يتعامل القانون الأول للديناميكا الحرارية مع ما يتطلبه تحويل العمل إلى حرارة.

لأنه يقوم على مبدأ الحفاظ على الطاقةوهو من أهم مبادئ الفيزياء.

يتم الحفاظ على الطاقة هذا في أشكال الحرارة والعمل. إنه يجعل من الممكن للنظام أن يحافظ على الطاقة وينقلها ، أي أن الطاقة يمكن أن تزيد أو تنقص أو تظل ثابتة.

يتم التعبير عن القانون الأول للديناميكا الحرارية بالصيغة

س = τ + ΔU

أين،

س: الحرارة
τ: الشغل
يو: تباين الطاقة الداخلية

وبالتالي ، فإن أساسها هو: الحرارة (Q) تنتج من مجموع العمل () مع تغير الطاقة الداخلية (ΔU).

يمكن العثور عليها أيضًا على النحو التالي:

ΔU = Q - W

أين،

يو: تباين الطاقة الداخلية
س: الحرارة
دبليو: الشغل

ينتج عن الأساس نفس الشيء: ينتج تباين الطاقة الداخلية (ΔU) من الحرارة المتبادلة مع الوسط الخارجي مطروحًا منه العمل (W) المنجز.

هذا يعني،

1) بالنسبة للحرارة (س):

• إذا كانت الحرارة المتبادلة مع الوسط أكبر من 0 ، يتلقى النظام الحرارة.
• إذا كانت الحرارة المتبادلة مع الوسط أقل من 0 ، يفقد النظام الحرارة.
• إذا لم يكن هناك تبادل حراري مع الوسيط ، أي إذا كان يساوي 0 ، فلن يتلقى النظام الحرارة ولا يفقدها.

2) بخصوص العمل (τ):

• إذا كان الشغل أكبر من 0 ، يتم توسيع حجم شيء معرض للحرارة.
• إذا كان الشغل أقل من 0 ، فسيتم تقليل حجم الشيء المعرض للحرارة.
• إذا لم يكن هناك عمل ، أي إذا كان يساوي 0 ، فإن حجم الشيء المعرض للحرارة يكون ثابتًا.

3) فيما يتعلق باختلاف الطاقة الداخلية (ΔU):

• إذا كان تباين الطاقة الداخلية أكبر من 0 ، فهناك زيادة في درجة الحرارة.
• إذا كان تغير الطاقة الداخلية أقل من 0 ، فهناك انخفاض في درجة الحرارة.
• إذا لم يكن هناك تغيير في الطاقة الداخلية ، أي إذا كانت تساوي 0 ، تكون درجة الحرارة ثابتة.

نستنتج أنه يمكن زيادة درجة الحرارة بالحرارة أو بالعمل.

مثال

يؤدي تسخين الغازات إلى بدء تشغيل الآلات ، أي القيام بالعمل في المصنع ، على سبيل المثال.

يحدث هذا على النحو التالي: الغازات تنقل الطاقة داخل الآلات مما يؤدي إلى زيادة حجمها ومن هناك تفعيل آليات الآلات. عند تفعيلها ، تبدأ الآليات في العمل.

اقرأ أيضا

• الديناميكا الحرارية
• دورة كارنو
• قانون هيس

قوانين الديناميكا الحرارية

قوانين الديناميكا الحرارية أربعة. بالإضافة إلى الأول الذي نتعامل معه هناك:

• القانون الصفري للديناميكا الحرارية - يتعامل مع شروط الحصول على التوازن الحراري ؛
• القانون الثاني للديناميكا الحرارية - يتعامل مع نقل الطاقة الحرارية ؛
• القانون الثالث للديناميكا الحرارية - يتعامل مع سلوك المادة مع إنتروبيا قريبة من الصفر.

تمارين

1. (Ufla-MG) في التحول الغازي العكسي ، يكون تباين الطاقة الداخلية + 300 ج. كان هناك ضغط والعمل المنجز بضغط الغاز ، في الوحدة ، 200 ج. لذلك صحيح أن هذا الغاز

أ) أعطى 500 J من الحرارة إلى الوسط

ب) أعطى 100 جول من الحرارة للوسط

ج) تلقى 500 J من الحرارة من الوسط

د) تلقى 100 J من الحرارة من الوسط

ه) خضع لتحول ثابت

انظر للاجابة

البديل د: تلقي 100 J من الحرارة من الوسط

نرى أيضا: تمارين في الديناميكا الحرارية

2. (MACKENZIE-SP) حافظ على فتحة ضيقة في فمك ، انفخ يدك بقوة الآن! رأى؟ لقد أنتجت تحولا ثابتا! فيه الهواء الذي طردته خضع لعملية توسع عنيفة ، وخلالها:

أ) العمل المنجز يتوافق مع انخفاض الطاقة الداخلية لهذا الهواء ، حيث لم يكن هناك تبادل حراري مع البيئة الخارجية ؛

ب) العمل المنجز يتوافق مع الزيادة في الطاقة الداخلية لهذا الهواء ، حيث لم يكن هناك تبادل حراري مع البيئة الخارجية ؛

ج) يتوافق العمل المنجز مع الزيادة في كمية الحرارة التي يتبادلها هذا الهواء مع الوسط ، حيث لم يكن هناك اختلاف في طاقته الداخلية ؛

د) لم يتم تنفيذ أي عمل ، حيث أن الهواء لم يمتص الحرارة من البيئة ولم يعاني من أي تباين في الطاقة الداخلية ؛

هـ) لم يتم تنفيذ أي عمل ، حيث أن الهواء لم يولد حرارة للوسط ولم يعاني من أي تغير في الطاقة الداخلية.

انظر للاجابة

البديل أ: العمل المنجز يتوافق مع تقليل الطاقة الداخلية لهذا الهواء ، حيث لا يوجد تبادل حراري مع البيئة الخارجية.

نرى أيضا: تحول ثابت الحرارة