החוק הראשון של התרמודינמיקה

החוק הראשון של התרמודינמיקה עוסק במה שנדרש כדי שהעבודה הופכת לחום.

זה מבוסס על עיקרון של שמירת אנרגיה, שהוא אחד העקרונות החשובים ביותר בפיזיקה.

שימור אנרגיה זה מתרחש בצורות של חום ועבודה. זה מאפשר למערכת לחסוך ולהעביר אנרגיה, כלומר אנרגיה יכולה לעלות, להקטין או להישאר קבועה.

החוק הראשון של התרמודינמיקה מתבטא בנוסחה

Q = τ + ΔU

איפה,

ש: חום
τ: עבודה
U: וריאציה של אנרגיה פנימית

לפיכך, היסוד שלו הוא: חום (Q) נובע מסכום העבודה (τ) עם וריאציה של אנרגיה פנימית (ΔU).

ניתן למצוא זאת באופן הבא:

ΔU = Q - W

איפה,

U: וריאציה של אנרגיה פנימית
ש: חום
W: עבודה

היסוד גורם לאותו הדבר: וריאציה של האנרגיה הפנימית (ΔU) נובעת מהחום המוחלף עם המדיום החיצוני פחות העבודה (W) שבוצעה.

זה אומר,

1) כמו לחום (Q):

• אם החום המוחלף עם המדיום גדול מ- 0, המערכת מקבלת חום.
• אם החום המוחלף עם המדיום נמוך מ- 0, המערכת מאבדת חום.
• אם אין חילופי חום עם המדיום, כלומר אם זה שווה ל- 0, המערכת לא מקבלת ולא מאבדת חום.

2) לגבי עבודה (τ):

• אם העבודה גדולה מ 0, נפח של משהו שנחשף לחום מורחב.
• אם העבודה קטנה מ- 0, נפח של משהו שנחשף לחום מצטמצם.
• אם אין עבודה, כלומר אם היא שווה ל- 0, הנפח של משהו שנחשף לחום הוא קבוע.

3) לגבי וריאציה של אנרגיה פנימית (ΔU):

• אם וריאציית האנרגיה הפנימית גדולה מ- 0, יש עלייה בטמפרטורה.
• אם וריאציית האנרגיה הפנימית קטנה מ- 0, יש ירידה בטמפרטורה.
• אם אין שינוי באנרגיה הפנימית, כלומר אם היא שווה ל- 0, הטמפרטורה קבועה.

מסקנה היא שניתן להעלות את הטמפרטורה בחום או בעבודה.

דוגמא

חימום הגזים גורם להתנעה של המכונות, כלומר לבצע עבודות במפעל, למשל.

זה קורה באופן הבא: הגזים מעבירים אנרגיה בתוך המכונות, מה שגורם להם להגדיל את הנפח ומשם להפעיל את מנגנוני המכונות. כאשר הם מופעלים, המנגנונים מתחילים לעבוד.

קרא גם

• תֶרמוֹדִינָמִיקָה
• מחזור קרנוט
• חוק הס

חוקי התרמודינמיקה

חוקי התרמודינמיקה הם ארבעה. בנוסף לראשון, שאנו עוסקים בו, ישנם:

• חוק אפס של תרמודינמיקה - עוסק בתנאים להשגת שיווי משקל תרמי;
• החוק השני של התרמודינמיקה - עוסק בהעברת אנרגיה תרמית;
• החוק השלישי של התרמודינמיקה - עוסק בהתנהגות החומר באנטרופיה הקרובה לאפס.

תרגילים

1. (Ufla-MG) בתמורה גזית הפיכה, הווריאציה של האנרגיה הפנימית היא + 300 J. הייתה דחיסה והעבודה שנעשתה על ידי לחץ הגז היא, במודול, 200 J. אז נכון הגז הזה

א) נתן 500 J חום למדיום

ב) נתן 100 J חום למדיום

ג) קיבל 500 J חום מהמדיום

ד) קיבל 100 J חום מהמדיום

ה) עבר טרנספורמציה אדיאבטית

ראה תשובה

חלופה ד: קיבלה 100 J חום מהאמצע

ראה גם: תרגילים על תרמודינמיקה

2. (MACKENZIE-SP) שומר על פתח צר בפה, תעיף את היד שלך בעוצמה עכשיו! זה ראה? ייצרת טרנספורמציה אדיאבטית! בתוכו, האוויר שגרשת עבר הרחבה אלימה ובמהלכה:

א) העבודה שבוצעה התאימה לירידה באנרגיה הפנימית של אוויר זה, מכיוון שלא היה חילופי חום עם הסביבה החיצונית;

ב) העבודה שבוצעה תואמת את הגידול באנרגיה הפנימית של אוויר זה, מכיוון שלא היה חילופי חום עם הסביבה החיצונית;

ג) העבודה שבוצעה תואמת את הגידול בכמות החום המוחלף על ידי אוויר זה עם המדיום, כיוון שלא היה שום שינוי באנרגיה הפנימית שלו;

ד) לא בוצעה עבודה מכיוון שהאוויר לא ספג חום מהסביבה ולא סבל כל שינוי באנרגיה הפנימית;

ה) לא בוצעה עבודה מכיוון שהאוויר לא הניב חום למדיום ולא סבל כל שינוי באנרגיה הפנימית.

ראה תשובה

חלופה א ': העבודה שבוצעה התאימה להפחתת האנרגיה הפנימית של אוויר זה, מכיוון שאין חילופי חום עם הסביבה החיצונית.

ראה גם: טרנספורמציה אדיאבטית