Prima lege a termodinamicii se ocupă cu ceea ce este necesar pentru ca munca să fie transformată în căldură.
Se bazează pe principiul conservării energiei, care este unul dintre cele mai importante principii ale fizicii.
Această conservare a energiei are loc sub forme de căldură și muncă. Face posibil ca un sistem să conserve și să transfere energie, adică energia poate crește, scădea sau rămâne constantă.
Prima lege a termodinamicii este exprimată prin formula
Q = τ + ΔU
Unde,
Î: căldură
τ: muncă
U: variația energiei interne
Astfel, fundamentul său este: căldura (Q) rezultă din suma muncii (τ) cu variația energiei interne (ΔU).
Poate fi găsit și după cum urmează:
ΔU = Q - W
Unde,
U: variația energiei interne
Î: căldură
W: muncă
Fundația are același rezultat: variația energiei interne (ΔU) rezultă din căldura schimbată cu mediul extern minus munca (W) efectuată.
Asta inseamna,
1) în ceea ce privește căldura (Q):
- Dacă căldura schimbată cu mediul este mai mare de 0, sistemul primește căldură.
- Dacă căldura schimbată cu mediul este mai mică de 0, sistemul pierde căldură.
- Dacă nu există schimb de căldură cu mediul, adică dacă este egal cu 0, sistemul nu primește și nu pierde căldură.
2) în ceea ce privește munca (τ):
- Dacă lucrarea este mai mare de 0, volumul a ceva expus la căldură este extins.
- Dacă munca este mai mică de 0, volumul a ceva expus la căldură este redus.
- Dacă nu există muncă, adică dacă este egal cu 0, volumul a ceva expus la căldură este constant.
3) în ceea ce privește variația energiei interne (ΔU):
- Dacă variația energiei interne este mai mare de 0, există o creștere a temperaturii.
- Dacă variația energiei interne este mai mică de 0, există o scădere a temperaturii.
- Dacă nu există nicio modificare a energiei interne, adică dacă este egală cu 0, temperatura este constantă.
Se concluzionează că temperatura poate fi mărită odată cu căldura sau cu munca.
Exemplu
Încălzirea gazelor determină pornirea mașinilor, adică să lucreze într-o instalație, de exemplu.
Acest lucru se întâmplă în felul următor: gazele transferă energie în interiorul mașinilor, ceea ce determină creșterea volumului și de acolo activează mecanismele mașinilor. Când sunt activate, mecanismele încep să funcționeze.
Citește și tu
- Termodinamica
- Ciclul Carnot
- Legea lui Hess
Legile termodinamicii
Legile termodinamicii sunt patru. Pe lângă primul, cu care avem de-a face, există:
- Legea zero a termodinamicii - se ocupă de condițiile pentru obținerea echilibrului termic;
- A doua lege a termodinamicii - se ocupă cu transferul de energie termică;
- A treia lege a termodinamicii - se ocupă de comportamentul materiei cu entropie aproape de zero.
Exerciții
1. (Ufla-MG) Într-o transformare gazoasă reversibilă, variația energiei interne este de + 300 J. A existat compresie și munca efectuată prin presiunea gazului este, în modul, 200 J. Deci este adevărat că gazul
a) a dat 500 J de căldură mediului
b) a dat 100 J de căldură mediului
c) a primit 500 J de căldură din mediu
d) a primit 100 J de căldură din mediu
e) a suferit o transformare adiabatică
Alternativa d: a primit 100 J de căldură din mijloc
Vezi și tu: Exerciții de termodinamică
2. (MACKENZIE-SP) Ținând o deschidere îngustă în gură, suflă mâna cu putere acum! A văzut? Ați produs o transformare adiabatică! În ea, aerul pe care l-ați expulzat a suferit o expansiune violentă, în timpul căreia:
a) munca efectuată a corespuns scăderii energiei interne a acestui aer, deoarece nu a existat schimb de căldură cu mediul extern;
b) lucrările efectuate au corespuns creșterii energiei interne a acestui aer, deoarece nu a existat un schimb de căldură cu mediul extern;
c) lucrările efectuate au corespuns creșterii cantității de căldură schimbată de acest aer cu mediu, deoarece nu a existat nicio variație a energiei sale interne;
d) nu s-au efectuat lucrări, deoarece aerul nu a absorbit căldura din mediu și nu a suferit nicio variație a energiei interne;
e) nu s-au efectuat lucrări, deoarece aerul nu a cedat căldura mediului și nu a suferit nicio modificare a energiei interne.
Alternativa a: lucrările efectuate au corespuns reducerii energiei interne a acestui aer, deoarece nu există schimb de căldură cu mediul extern.
Vezi și tu: transformare adiabatică
