Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik beschäftigt sich damit, was es braucht, um Arbeit in Wärme umzuwandeln.

Es basiert auf der Prinzip der Energieeinsparung, welches eines der wichtigsten Prinzipien der Physik ist.

Diese Energieeinsparung erfolgt in Form von Wärme und Arbeit. Sie ermöglicht es einem System, Energie zu sparen und zu übertragen, dh Energie kann zunehmen, abnehmen oder konstant bleiben.

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik wird durch die Formel ausgedrückt

Q = τ + ΔU

Wo,

Q: Hitze
τ: Arbeit
U: Variation der inneren Energie

Ihre Grundlage ist also: Wärme (Q) ergibt sich aus der Summe der Arbeit (τ) mit der Variation der inneren Energie (ΔU).

Sie ist auch wie folgt zu finden:

U = Q - W

Wo,

U: Variation der inneren Energie
Q: Hitze
W: Arbeit

Dasselbe ergibt sich aus der Gründung: Die Variation der inneren Energie (ΔU) ergibt sich aus der mit dem äußeren Medium ausgetauschten Wärme abzüglich der geleisteten Arbeit (W).

Das bedeutet,

1) wie bei Wärme (Q):

• Ist die mit dem Medium ausgetauschte Wärme größer als 0, erhält das System Wärme.
• Ist die mit dem Medium ausgetauschte Wärme kleiner als 0, verliert das System Wärme.
• Findet kein Wärmeaustausch mit dem Medium statt, dh ist es gleich 0, nimmt das System weder Wärme auf noch verliert es.

2) zur Arbeit (τ):

• Wenn die Arbeit größer als 0 ist, wird das Volumen von etwas, das der Hitze ausgesetzt ist, ausgedehnt.
• Wenn die Arbeit kleiner als 0 ist, wird das Volumen von etwas, das der Hitze ausgesetzt ist, reduziert.
• Wenn es keine Arbeit gibt, dh wenn es gleich 0 ist, ist das Volumen von etwas, das der Wärme ausgesetzt ist, konstant.

3) zur Variation der inneren Energie (ΔU):

• Wenn die Variation der inneren Energie größer als 0 ist, kommt es zu einem Temperaturanstieg.
• Wenn die Variation der inneren Energie kleiner als 0 ist, nimmt die Temperatur ab.
• Wenn sich die innere Energie nicht ändert, also gleich 0 ist, ist die Temperatur konstant.

Daraus wird geschlossen, dass die Temperatur mit Wärme oder mit Arbeit erhöht werden kann.

Beispiel

Durch die Erwärmung von Gasen laufen die Maschinen an, also beispielsweise Arbeiten in einer Anlage.

Dies geschieht auf folgende Weise: Die Gase übertragen Energie innerhalb der Maschinen, wodurch sie an Volumen zunehmen und von dort aus die Mechanismen der Maschinen aktivieren. Bei Aktivierung beginnen die Mechanismen zu arbeiten.

Lesen Sie auch

• Thermodynamik
• Carnot-Zyklus
• Hess' Gesetz

Gesetze der Thermodynamik

Die Gesetze der Thermodynamik sind vier. Neben dem ersten, mit dem wir es zu tun haben, gibt es:

• Nullgesetz der Thermodynamik - befasst sich mit den Bedingungen für das Erreichen des thermischen Gleichgewichts;
• Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik - befasst sich mit der Übertragung von Wärmeenergie;
• Dritter Hauptsatz der Thermodynamik - befasst sich mit dem Verhalten von Materie mit Entropie nahe Null.

Übungen

1. (Ufla-MG) Bei einer reversiblen Gasumwandlung beträgt die Variation der inneren Energie + 300 J. Es gab eine Kompression und die vom Druck des Gases geleistete Arbeit beträgt im Modul 200 J. Es ist also wahr, dass Gas

a) gab dem Medium 500 J Wärme

b) gab dem Medium 100 J Wärme

c) erhielt 500 J Wärme vom Medium

d) erhielt 100 J Wärme vom Medium

e) durchlief eine adiabatische Transformation

Siehe Antwort

Alternative d: 100 J Wärme von der Mitte erhalten

Auch sehen: Übungen zur Thermodynamik

2. (MACKENZIE-SP) Mit einer engen Mundöffnung jetzt kräftig in die Hand blasen! Es sah? Sie haben eine adiabatische Transformation erzeugt! Darin erfuhr die von Ihnen ausgestoßene Luft eine heftige Ausdehnung, bei der:

a) die geleistete Arbeit entsprach der Abnahme der inneren Energie dieser Luft, da kein Wärmeaustausch mit der äußeren Umgebung stattfand;

b) die geleistete Arbeit entsprach der Zunahme der inneren Energie dieser Luft, da kein Wärmeaustausch mit der äußeren Umgebung stattfand;

c) die verrichtete Arbeit entsprach der Zunahme der Wärmemenge, die diese Luft mit dem Medium austauschte, da ihre innere Energie nicht variierte;

d) es wurden keine Arbeiten ausgeführt, da die Luft keine Wärme aus der Umgebung aufnahm und keine Schwankungen der inneren Energie erfuhr;

e) es wurden keine Arbeiten durchgeführt, da die Luft keine Wärme an das Medium abgab und keine Änderung der inneren Energie erfuhr.

Siehe Antwort

Alternative a: Die geleistete Arbeit entsprach der Reduzierung der inneren Energie dieser Luft, da kein Wärmeaustausch mit der äußeren Umgebung stattfindet.

Auch sehen: adiabatische Transformation