První zákon termodynamiky pojednává o tom, co je zapotřebí, aby se práce změnila na teplo.
Je založen na princip úspory energie, což je jeden z nejdůležitějších principů fyziky.
Tato úspora energie probíhá ve formě tepla a práce. Umožňuje systému šetřit a přenášet energii, tj. Energie se může zvyšovat, snižovat nebo zůstat konstantní.
První zákon termodynamiky je vyjádřen vzorcem
Q = τ + ΔU
Kde,
Q: teplo
τ: práce
U: variace vnitřní energie
Jeho základ tedy je: teplo (Q) je výsledkem součtu práce (τ) se změnou vnitřní energie (ΔU).
Lze jej také najít následovně:
ΔU = Q - W
Kde,
U: variace vnitřní energie
Q: teplo
Ž: práce
Výsledek základu je stejný: variace vnitřní energie (ΔU) je výsledkem výměny tepla s externím médiem minus vykonaná práce (W).
To znamená,
1) pokud jde o teplo (Q):
- Pokud je teplo vyměňované s médiem větší než 0, systém přijímá teplo.
- Pokud je teplo vyměňované s médiem menší než 0, systém ztrácí teplo.
- Pokud nedochází k výměně tepla s médiem, tj. Pokud je rovno 0, systém ani nepřijímá, ani neztrácí teplo.
2) týkající se práce (τ):
- Pokud je práce větší než 0, objem něčeho vystaveného teplu se zvětší.
- Pokud je práce menší než 0, objem něčeho vystaveného teplu se sníží.
- Pokud neexistuje žádná práce, to znamená, že pokud se rovná 0, je objem něčeho vystaveného teplu konstantní.
3) pokud jde o změnu vnitřní energie (ΔU):
- Pokud je změna vnitřní energie větší než 0, dochází ke zvýšení teploty.
- Pokud je změna vnitřní energie menší než 0, dochází k poklesu teploty.
- Pokud nedojde ke změně vnitřní energie, tj. Pokud je rovna 0, je teplota konstantní.
Byl vyvozen závěr, že teplotu lze zvýšit teplem nebo prací.
Příklad
Ohřev plynů způsobí spuštění strojů, to znamená například provedení prací v závodě.
K tomu dochází následujícím způsobem: plyny přenášejí energii uvnitř strojů, což způsobuje jejich zvětšení objemu a odtud aktivaci mechanismů strojů. Po aktivaci začnou mechanismy fungovat.
Přečtěte si také
- Termodynamika
- Carnotův cyklus
- Hessův zákon
Zákony termodynamiky
Zákony termodynamiky jsou čtyři. Kromě prvního, kterým se zabýváme, existují:
- Nulový zákon termodynamiky - zabývá se podmínkami pro dosažení tepelné rovnováhy;
- Druhý zákon termodynamiky - zabývá se přenosem tepelné energie;
- Třetí zákon termodynamiky - zabývá se chováním hmoty s entropií blízkou nule.
Cvičení
1. (Ufla-MG) Při reverzibilní plynné transformaci je variace vnitřní energie + 300 J. Došlo ke kompresi a práce vykonaná tlakem plynu je v modulu 200 J. Takže je pravda, že plyn
a) dal médiu 500 J tepla
b) dal médiu 100 J tepla
c) přijalo 500 J tepla z média
d) přijal 100 J tepla z média
e) prošel adiabatickou transformací
Alternativa d: přijala 100 J tepla ze středu
Podívejte se taky: Cvičení z termodynamiky
2. (MACKENZIE-SP) Udržujte úzký otvor v ústech a teď energicky vyfoukněte ruku! Viděl? Provedli jste adiabatickou transformaci! V něm vzduch, který jste vyloučili, prošel násilnou expanzí, během níž:
a) provedená práce odpovídala snížení vnitřní energie tohoto vzduchu, protože nedocházelo k výměně tepla s vnějším prostředím;
b) provedené práce odpovídaly zvýšení vnitřní energie tohoto vzduchu, protože nedocházelo k výměně tepla s vnějším prostředím;
c) provedená práce odpovídala zvýšení množství tepla vyměněného tímto vzduchem s médiem, protože nedošlo k žádným změnám jeho vnitřní energie;
d) nebyla provedena žádná práce, protože vzduch neabsorboval teplo z prostředí a neutrpěl žádné změny vnitřní energie;
e) neprováděly se žádné práce, protože vzduch nepřenášel teplo do média a netrpěl žádnými změnami vnitřní energie.
Alternativa a: provedené práce odpovídaly snížení vnitřní energie tohoto vzduchu, protože nedochází k výměně tepla s vnějším prostředím.
Podívejte se taky: adiabatická transformace
