Ο Πρώτος Νόμος της Θερμοδυναμικής ασχολείται με αυτό που χρειάζεται για να μετατραπεί η εργασία σε θερμότητα.
Βασίζεται στο αρχή της εξοικονόμησης ενέργειας, η οποία είναι μια από τις πιο σημαντικές αρχές της φυσικής.
Αυτή η εξοικονόμηση ενέργειας πραγματοποιείται με τη μορφή θερμότητας και εργασίας. Επιτρέπει σε ένα σύστημα να διατηρεί και να μεταφέρει ενέργεια, δηλαδή η ενέργεια μπορεί να αυξάνεται, να μειώνεται ή να παραμένει σταθερή.
Ο Πρώτος Νόμος της Θερμοδυναμικής εκφράζεται από τον τύπο
Q = τ + ΔU
Οπου,
Ερ: θερμότητα
τ: εργασία
Ε: παραλλαγή της εσωτερικής ενέργειας
Έτσι, η βάση του είναι: η θερμότητα (Q) προκύπτει από το άθροισμα της εργασίας (τ) με τη διακύμανση της εσωτερικής ενέργειας (ΔU).
Μπορεί επίσης να βρεθεί ως εξής:
ΔU = Q - Δ
Οπου,
Ε: παραλλαγή της εσωτερικής ενέργειας
Ερ: θερμότητα
Δ: εργασία
Το θεμέλιο οδηγεί στο ίδιο: η διακύμανση της εσωτερικής ενέργειας (ΔU) προκύπτει από τη θερμότητα που ανταλλάσσεται με το εξωτερικό μέσο μείον την εργασία (W) που εκτελέστηκε.
Αυτό σημαίνει,
1) Όσον αφορά τη θερμότητα (Q):
- Εάν η θερμότητα που ανταλλάσσεται με το μέσο είναι μεγαλύτερη από 0, το σύστημα λαμβάνει θερμότητα.
- Εάν η θερμότητα που ανταλλάσσεται με το μέσο είναι μικρότερη από 0, το σύστημα χάνει θερμότητα.
- Εάν δεν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας με το μέσο, δηλαδή εάν είναι ίσο με 0, το σύστημα ούτε δέχεται ούτε χάνει θερμότητα.
2) σχετικά με την εργασία (τ):
- Εάν η εργασία είναι μεγαλύτερη από 0, αυξάνεται ο όγκος του αντικειμένου που εκτίθεται σε θερμότητα.
- Εάν η εργασία είναι μικρότερη από 0, μειώνεται ο όγκος του αντικειμένου που εκτίθεται σε θερμότητα.
- Εάν δεν υπάρχει εργασία, δηλαδή, αν είναι 0, ο όγκος του αντικειμένου που εκτίθεται στη θερμότητα είναι σταθερός.
3) σχετικά με τη διακύμανση της εσωτερικής ενέργειας (ΔU):
- Εάν η εσωτερική ενεργειακή διακύμανση είναι μεγαλύτερη από 0, υπάρχει αύξηση της θερμοκρασίας.
- Εάν η εσωτερική ενεργειακή διακύμανση είναι μικρότερη από 0, υπάρχει μείωση της θερμοκρασίας.
- Εάν δεν υπάρχει αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια, δηλαδή εάν είναι ίση με 0, η θερμοκρασία είναι σταθερή.
Συμπεραίνεται ότι η θερμοκρασία μπορεί να αυξηθεί με θερμότητα ή με εργασία.
Παράδειγμα
Η θέρμανση των αερίων προκαλεί την εκκίνηση των μηχανών, δηλαδή την εκτέλεση εργασιών σε ένα εργοστάσιο, για παράδειγμα.
Αυτό συμβαίνει με τον ακόλουθο τρόπο: τα αέρια μεταφέρουν ενέργεια μέσα στα μηχανήματα, γεγονός που τους προκαλεί αύξηση του όγκου και από εκεί ενεργοποιούν τους μηχανισμούς των μηχανών. Όταν ενεργοποιούνται, οι μηχανισμοί αρχίζουν να λειτουργούν.
Διαβάστε επίσης
- Θερμοδυναμική
- Κύκλος Carnot
- Νόμος του Έσση
Νόμοι της Θερμοδυναμικής
Οι νόμοι της θερμοδυναμικής είναι τέσσερις. Εκτός από το πρώτο, με το οποίο ασχολούμαστε, υπάρχουν:
- Μηδενικός Θερμοδυναμικός - ασχολείται με τους όρους για την επίτευξη θερμικής ισορροπίας ·
- Δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής - ασχολείται με τη μεταφορά θερμικής ενέργειας ·
- Τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής - ασχολείται με τη συμπεριφορά της ύλης με εντροπία κοντά στο μηδέν.
Γυμνάσια
1. (Ufla-MG) Σε έναν αναστρέψιμο αέριο μετασχηματισμό, η διακύμανση της εσωτερικής ενέργειας είναι + 300 J. Υπήρξε συμπίεση και η εργασία που έγινε από την πίεση του αερίου είναι, στην ενότητα, 200 J. Είναι αλήθεια ότι αυτό το αέριο
α) έδωσε 500 J θερμότητας στο μέσο
β) έδωσε 100 J θερμότητας στο μέσο
γ) έλαβε 500 J θερμότητας από το μέσο
δ) έλαβε 100 J θερμότητας από το μέσο
ε) υποβλήθηκε σε αδιαβατικό μετασχηματισμό
Εναλλακτική d: έλαβε 100 J θερμότητας από τη μέση
Δείτε επίσης: Ασκήσεις Θερμοδυναμικής
2. (MACKENZIE-SP) Κρατώντας ένα στενό άνοιγμα στο στόμα σας, χτυπήστε δυναμικά το χέρι σας τώρα! Είδε; Έχετε δημιουργήσει έναν αδιαβατικό μετασχηματισμό! Σε αυτό, ο αέρας που εκδιώξατε υπέστη βίαια επέκταση, κατά την οποία:
α) η εργασία που πραγματοποιήθηκε αντιστοιχούσε στη μείωση της εσωτερικής ενέργειας αυτού του αέρα, καθώς δεν υπήρχε ανταλλαγή θερμότητας με το εξωτερικό περιβάλλον ·
β) οι εργασίες που πραγματοποιήθηκαν αντιστοιχούσαν στην αύξηση της εσωτερικής ενέργειας αυτού του αέρα, καθώς δεν υπήρχε ανταλλαγή θερμότητας με το εξωτερικό περιβάλλον ·
γ) οι εργασίες που πραγματοποιήθηκαν αντιστοιχούσαν στην αύξηση της ποσότητας θερμότητας που ανταλλάχθηκε από αυτόν τον αέρα με το μέσο, καθώς δεν υπήρχε διακύμανση στην εσωτερική του ενέργεια ·
δ) δεν πραγματοποιήθηκε καμία εργασία, καθώς ο αέρας δεν απορροφά θερμότητα από το περιβάλλον και δεν υπέστη καμία διακύμανση στην εσωτερική ενέργεια ·
ε) δεν πραγματοποιήθηκε καμία εργασία, καθώς ο αέρας δεν απέδωσε θερμότητα στο μέσο και δεν υπέστη καμία αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια.
Εναλλακτική α: η εργασία που πραγματοποιήθηκε αντιστοιχούσε στη μείωση της εσωτερικής ενέργειας αυτού του αέρα, καθώς δεν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας με το εξωτερικό περιβάλλον.
Δείτε επίσης: αδιαβατικός μετασχηματισμός
