La première loi de la thermodynamique traite de ce qu'il faut pour que le travail soit transformé en chaleur.
Il est basé sur le principe d'économie d'énergie, qui est l'un des principes les plus importants de la physique.
Cette conservation de l'énergie a lieu sous forme de chaleur et de travail. Il permet à un système de conserver et de transférer de l'énergie, c'est-à-dire que l'énergie peut augmenter, diminuer ou rester constante.
La première loi de la thermodynamique est exprimée par la formule
Q = + ΔU
Où,
Q: Chauffer
τ: travail
U: variation de l'énergie interne
Ainsi, son fondement est: la chaleur (Q) résulte de la somme du travail (τ) avec la variation de l'énergie interne (ΔU).
Il peut également être trouvé comme suit :
U = Q - W
Où,
U: variation de l'énergie interne
Q: Chauffer
W: travail
La fondation aboutit au même résultat: la variation de l'énergie interne (ΔU) résulte de la chaleur échangée avec le milieu extérieur moins le travail (W) effectué.
Cela signifie,
1) comme pour la chaleur (Q) :
- Si la chaleur échangée avec le fluide est supérieure à 0, le système reçoit de la chaleur.
- Si la chaleur échangée avec le fluide est inférieure à 0, le système perd de la chaleur.
- S'il n'y a pas d'échange thermique avec le milieu, c'est-à-dire s'il est égal à 0, le système ne reçoit ni ne perd de chaleur.
2) concernant le travail (τ):
- Si le travail est supérieur à 0, le volume de quelque chose exposé à la chaleur est augmenté.
- Si le travail est inférieur à 0, le volume de quelque chose exposé à la chaleur est réduit.
- S'il n'y a pas de travail, c'est-à-dire s'il est égal à 0, le volume de quelque chose exposé à la chaleur est constant.
3) concernant la variation de l'énergie interne (ΔU) :
- Si la variation d'énergie interne est supérieure à 0, il y a une augmentation de la température.
- Si la variation d'énergie interne est inférieure à 0, il y a une diminution de la température.
- S'il n'y a pas de changement d'énergie interne, c'est-à-dire si elle est égale à 0, la température est constante.
On en conclut que la température peut être augmentée avec de la chaleur ou avec du travail.
Exemple
L'échauffement des gaz provoque le démarrage des machines, c'est-à-dire l'exécution de travaux dans une usine par exemple.
Cela se passe de la manière suivante: les gaz transfèrent de l'énergie à l'intérieur des machines, ce qui les fait augmenter de volume et de là activer les mécanismes des machines. Lorsqu'ils sont activés, les mécanismes commencent à fonctionner.
Lire aussi
- Thermodynamique
- Cycle Carnot
- La loi de Hess
Lois de la thermodynamique
Les lois de la thermodynamique sont au nombre de quatre. En plus du premier, dont nous traitons, il y a :
- Loi zéro de la thermodynamique - traite des conditions d'obtention de l'équilibre thermique ;
- Deuxième loi de la thermodynamique - traite du transfert d'énergie thermique ;
- Troisième loi de la thermodynamique - traite du comportement de la matière à entropie proche de zéro.
Des exercices
1. (Ufla-MG) Dans une transformation gazeuse réversible, la variation de l'énergie interne est de + 300 J. Il y a eu compression et le travail fait par la pression du gaz est, en module, de 200 J. Alors c'est vrai que le gaz
a) a donné 500 J de chaleur au milieu
b) a donné 100 J de chaleur au milieu
c) reçu 500 J de chaleur du milieu
d) reçu 100 J de chaleur du milieu
e) a subi une transformation adiabatique
Alternative d: reçu 100 J de chaleur du milieu
Voir aussi: Exercices sur la thermodynamique
2. (MAKENZIE-SP) En gardant une ouverture étroite dans votre bouche, soufflez vigoureusement votre main maintenant! Il a vu? Vous avez produit une transformation adiabatique! Dans celui-ci, l'air que vous avez expulsé a subi une expansion violente, au cours de laquelle :
a) le travail effectué correspondait à la diminution de l'énergie interne de cet air, car il n'y avait pas d'échange thermique avec le milieu extérieur ;
b) le travail effectué correspondait à l'augmentation de l'énergie interne de cet air, car il n'y avait pas d'échange thermique avec le milieu extérieur ;
c) le travail effectué correspondait à l'augmentation de la quantité de chaleur échangée par cet air avec le milieu, car il n'y avait pas de variation de son énergie interne ;
d) aucun travail n'a été effectué, car l'air n'a pas absorbé la chaleur de l'environnement et n'a subi aucune variation d'énergie interne ;
e) aucun travail n'a été effectué, car l'air n'a pas cédé de chaleur au milieu et n'a subi aucun changement d'énergie interne.
Variante a: le travail effectué correspond à la réduction de l'énergie interne de cet air, car il n'y a pas d'échange thermique avec le milieu extérieur.
Voir aussi: transformation adiabatique
