თერმოდინამიკის პირველი კანონი

თერმოდინამიკის პირველი კანონი ეხება იმას, თუ რა არის საჭირო, რომ სამუშაო სითბოდ გადაიქცეს.

იგი დაფუძნებულია ენერგიის დაზოგვის პრინციპი, რაც ფიზიკის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი პრინციპია.

ენერგიის ეს დაცვა ხდება სითბოს და მუშაობის ფორმებით. ეს საშუალებას აძლევს სისტემას ენერგიის დაზოგვა და გადაცემა, ანუ ენერგია შეიძლება გაიზარდოს, შემცირდეს ან დარჩეს მუდმივი.

თერმოდინამიკის პირველი კანონი გამოხატულია ფორმულით

Q = τ + ΔU

სად

Q: სიცხე
τ: მუშაობა
უ: შინაგანი ენერგიის ვარიაცია

ამრიგად, მისი საფუძველია: სითბო (Q) მოდის მუშაობის ჯამის (τ) შინაგანი ენერგიის (ΔU) ცვალებადობით.

მისი პოვნა ასევე შესაძლებელია შემდეგნაირად:

ΔU = Q - W

სად

უ: შინაგანი ენერგიის ვარიაცია
Q: სიცხე
ვ: მუშაობა

ფუნდამენტის შედეგია იგივე: შინაგანი ენერგიის (ΔU) ცვალებადობა ხდება სითბოს გაცვლით გარე გარემოში, გამოკლებული სამუშაო (W).

Ეს ნიშნავს,

1) რაც შეეხება სითბოს (Q):

• თუ საშუალოში გაცვლილი სითბო 0-ზე მეტია, სისტემა სითბოს იღებს.
• თუ საშუალოში გაცვლილი სითბო 0-ზე ნაკლებია, სისტემა კარგავს სითბოს.
• თუ არ არის სითბოს გაცვლა საშუალო საშუალებასთან, ანუ თუ ის უდრის 0-ს, სისტემა არც იღებს და არც კარგავს სითბოს.

2) სამუშაოსთან დაკავშირებით (τ):

• თუ სამუშაო 0-ზე მეტია, სითბოს ზემოქმედების ქვეშ მყოფი მოცულობის მოცულობა ფართოვდება.
• თუ სამუშაო 0-ზე ნაკლებია, სითბოს ზემოქმედების ქვეშ მყოფი სითხის მოცულობა მცირდება.
• თუ სამუშაო არ არის, ანუ თუ ის უდრის 0-ს, სითბოს ზემოქმედების ქვეშ მყოფი მოცულობა მუდმივია.

3) შინაგანი ენერგიის ვარიაციასთან დაკავშირებით (ΔU):

• თუ შინაგანი ენერგიის ვარიაცია 0-ზე მეტია, ტემპერატურის ზრდა ხდება.
• თუ შინაგანი ენერგიის ვარიაცია 0-ზე ნაკლებია, ტემპერატურის შემცირება ხდება.
• თუ შინაგანი ენერგიის ცვლილება არ მოხდება, ანუ თუ ის უდრის 0-ს, ტემპერატურა მუდმივია.

დაასკვნეს, რომ ტემპერატურის გაზრდა შესაძლებელია სითბოს საშუალებით ან მუშაობით.

მაგალითი

გაზების გათბობა იწვევს მანქანების დაწყებას, ანუ, მაგალითად, ქარხანაში სამუშაოს შესრულებას.

ეს ხდება შემდეგი გზით: გაზები ენერგიას გადააქვთ მანქანების შიგნით, რაც იწვევს მათ მოცულობის ზრდას და იქიდან ააქტიურებს მანქანების მექანიზმებს. გააქტიურების შემთხვევაში, მექანიზმები იწყებენ მუშაობას.

წაიკითხე შენც

• თერმოდინამიკა
• კარნოტის ციკლი
• ჰესის კანონი

თერმოდინამიკის კანონები

თერმოდინამიკის კანონები ოთხია. გარდა პირველისა, რომელთანაც გვაქვს საქმე, არსებობს:

• თერმოდინამიკის ნულოვანი კანონი - ეხება თერმული წონასწორობის მიღების პირობებს;
• თერმოდინამიკის მეორე კანონი - ეხება თერმული ენერგიის გადაცემას;
• თერმოდინამიკის მესამე კანონი - ეხება მატერიის ქცევას ენტროპიასთან ნულთან ახლოს.

Სავარჯიშოები

1. (Ufla-MG) შექცევადი აირისებრი გარდაქმნის დროს, შინაგანი ენერგიის ცვალებადობაა + 300 J. მოხდა შეკუმშვა და გაზის წნევით შესრულებული სამუშაოა მოდულში 200 ჯ. ასე რომ, მართალია გაზი

ა) 500 J სითბო მისცა საშუალო საშუალებას

ბ) 100 J სითბო მისცა საშუალო საშუალებას

გ) მიიღო 500 ჯ სითბო საშუალოდან

დ) მიიღო 100 J სითბო საშუალოდან

ე) განიცადა ადიაბატური ტრანსფორმაცია

იხილეთ პასუხი

ალტერნატივა d: მიიღო 100 J სითბო შუადან

აგრეთვე: სავარჯიშოები თერმოდინამიკაზე

2. (MACKENZIE-SP) ვიწრო ხვრელით ინახავთ პირში, ახლა ენერგიულად ააფეთქეთ ხელი! ეს დაინახა? თქვენ ადიაბატური ტრანსფორმაცია მოაწყვეთ! მასში თქვენს მიერ განდევნილმა ჰაერმა განიცადა ძალადობრივი გაფართოება, რომლის დროსაც:

ა) შესრულებული სამუშაო შეესატყვისებოდა ამ ჰაერის შინაგანი ენერგიის შემცირებას, რადგან არ ხდებოდა სითბოს გაცვლა გარე გარემოსთან;

ბ) ჩატარებული სამუშაო შეესატყვისებოდა ამ ჰაერის შინაგანი ენერგიის ზრდას, ვინაიდან სითბოს გაცვლა არ ხდებოდა გარე გარემოსთან;

გ) ჩატარებული სამუშაო შეესატყვისებოდა ამ ჰაერის საშუალებით გაცვლილი სითბოს რაოდენობის ზრდას, ვინაიდან მისი შინაგანი ენერგიის ცვლილება არ მომხდარა;

დ) არ ჩატარებულა სამუშაო, რადგან ჰაერი არ ითვისებდა სითბოს გარემოდან და არ განიცდიდა შინაგანი ენერგიის რაიმე ცვლილებას;

ე) არ ჩატარებულა სამუშაო, ვინაიდან ჰაერი არ აძლევდა სითბოს საშუალო ტემპერატურას და არ განიცდიდა შინაგანი ენერგიის ცვლილებას.

იხილეთ პასუხი

ალტერნატივა ა: ჩატარებული სამუშაო შეესაბამება ამ ჰაერის შიდა ენერგიის შემცირებას, რადგან არ ხდება სითბოს გაცვლა გარე გარემოში.

აგრეთვე: ადიაბატური ტრანსფორმაცია