Esimene termodünaamikaseadus käsitleb seda, mis on vajalik töö soojuseks muutmiseks.
See põhineb energia säästmise põhimõte, mis on füüsika üks olulisemaid põhimõtteid.
See energiasääst toimub soojuse ja töö vormis. See võimaldab süsteemil energiat säästa ja edastada, see tähendab, et energia võib suureneda, väheneda või püsida konstantsena.
Termodünaamika esimest seadust väljendab valem
Q = τ + ΔU
Kus
Q: soojus
τ: töö
U: siseenergia variatsioon
Seega on selle alus: soojus (Q) tuleneb töö (τ) summast koos siseenergia variatsiooniga (ΔU).
Selle võib leida ka järgmiselt:
ΔU = Q - W
Kus
U: siseenergia variatsioon
Q: soojus
W: töö
Vundamendi tulemuseks on sama: siseenergia muutus (ΔU) tuleneb välise keskkonnaga vahetatud soojusest, millest on lahutatud tehtud töö (W).
See tähendab,
1) nagu soojuse (Q) puhul:
- Kui keskkonnaga vahetatav soojus on suurem kui 0, saab süsteem soojust.
- Kui keskkonnaga vahetatav soojus on väiksem kui 0, kaotab süsteem soojuse.
- Kui keskkonnaga ei toimu soojusvahetust, see tähendab, et kui see on võrdne 0-ga, ei võta süsteem soojust vastu ega kaota seda.
2) töö osas (τ):
- Kui töö on suurem kui 0, laieneb kuumusele avatud asja maht.
- Kui töö on väiksem kui 0, väheneb kuumusele avatud asja maht.
- Kui tööd pole, see tähendab, et kui see on võrdne 0-ga, on kuumusele avatud asja maht püsiv.
3) siseenergia variatsiooni (ΔU) osas:
- Kui sisemine energia variatsioon on suurem kui 0, toimub temperatuuri tõus.
- Kui sisemine energia variatsioon on väiksem kui 0, toimub temperatuuri langus.
- Kui siseenergia ei muutu, see tähendab, et kui see on võrdne 0-ga, on temperatuur püsiv.
Jõutakse järeldusele, et temperatuuri saab tõsta kuumuse või tööga.
Näide
Gaaside kuumutamine põhjustab masinate käivitamise, st näiteks tehases tööde teostamise.
See juhtub järgmisel viisil: gaasid kannavad energiat masinate sisemusse, mistõttu nende maht suureneb ja sealt edasi aktiveeritakse masinate mehhanismid. Aktiveerimisel hakkavad mehhanismid töötama.
Loe ka
- Termodünaamika
- Carnot tsükkel
- Hessi seadus
Termodünaamika seadused
Termodünaamika seadusi on neli. Lisaks esimesele, millega tegeleme, on:
- Termodünaamika nullseadus - tegeleb termilise tasakaalu saavutamise tingimustega;
- Termodünaamika teine seadus - tegeleb soojusenergia ülekandega;
- Kolmas termodünaamika seadus - tegeleb nullilähedase entroopiaga aine käitumisega.
Harjutused
1. (Ufla-MG) Pöörduval gaasilisel muundamisel on siseenergia variatsioon + 300 J. Toimus kokkusurumine ja gaasi rõhul tehtud töö moodulites on 200 J. Nii et see on tõsi, et gaas
a) andis keskkonnale 500 J soojust
b) andis söötmele 100 J soojust
c) sai keskkonnast 500 J soojust
d) sai keskkonnast 100 J soojust
e) läbis adiabaatilise muundumise
Alternatiiv d: sai keskelt 100 J soojust
Vaadake ka: Harjutused termodünaamikast
2. (MACKENZIE-SP) Hoides kitsa ava suus, puhuge nüüd jõuliselt kätt! See nägi? Olete tekitanud adiabaatilise teisenduse! Selles läbis teie väljasaadetud õhk vägivaldse paisumise, mille käigus:
a) tehtud tööd vastasid selle õhu siseenergia vähenemisele, kuna väliskeskkonnaga ei toimunud soojusvahetust;
b) tehtud tööd vastasid selle õhu siseenergia suurenemisele, kuna väliskeskkonnaga ei toimunud soojusvahetust;
c) tehtud tööd vastasid selle õhu ja keskkonnaga vahetatava soojushulga suurenemisele, kuna selle siseenergia ei muutunud;
d) tööd ei tehtud, kuna õhk ei absorbeerinud keskkonnast soojust ega muutnud siseenergia erinevusi;
e) tööd ei tehtud, kuna õhk ei andnud keskkonnale soojust ega muutnud siseenergiat.
Alternatiiv a: tehtud tööd vastasid selle õhu siseenergia vähenemisele, kuna väliskeskkonnaga ei toimu soojusvahetust.
Vaadake ka: adiabaatiline transformatsioon
