Први закон термодинамике бави се оним што је потребно да би се рад претворио у топлоту.
Заснован је на принцип очувања енергије, што је један од најважнијих принципа физике.
Ово очување енергије одвија се у облику топлоте и рада. Омогућава систему да сачува и пренесе енергију, односно енергија се може повећавати, смањивати или остати константна.
Први закон термодинамике изражен је формулом
К = τ + ΔУ
Где,
К: топлота
τ: посао
У: варијација унутрашње енергије
Дакле, његов темељ је: топлота (К) је резултат зброја рада (τ) са променом унутрашње енергије (ΔУ).
Такође се може наћи на следећи начин:
ΔУ = К - В
Где,
У: варијација унутрашње енергије
К: топлота
В: посао
Резултат темеља је исти: варијација унутрашње енергије (ΔУ) настаје услед измењене топлоте са спољним медијумом минус урађени рад (В).
То значи,
1) што се тиче топлоте (К):
- Ако је топлота размењена са медијумом већа од 0, систем прима топлоту.
- Ако је топлота размењена са медијумом мања од 0, систем губи топлоту.
- Ако нема размене топлоте са медијумом, односно ако је једнака 0, систем нити прима нити губи топлоту.
2) у вези са радом (τ):
- Ако је рад већи од 0, запремина нечега изложеног топлоти се проширује.
- Ако је рад мањи од 0, смањује се запремина нечега изложеног топлоти.
- Ако нема посла, односно ако је једнако 0, запремина нечега изложеног топлоти је константна.
3) у вези са променом унутрашње енергије (ΔУ):
- Ако је унутрашња варијација енергије већа од 0, долази до повећања температуре.
- Ако је унутрашња варијација енергије мања од 0, долази до смањења температуре.
- Ако нема промене унутрашње енергије, односно ако је једнака 0, температура је константна.
Закључено је да се температура може повећати топлотом или радом.
Пример
Загревање гасова доводи до покретања машина, односно обављања послова у постројењу, на пример.
То се дешава на следећи начин: гасови преносе енергију унутар машина, што доводи до њиховог повећања запремине и одатле активира механизме машина. Када се активирају, механизми почињу да раде.
Прочитајте и ви
- Термодинамика
- Царнотов циклус
- Хессов закон
Закони термодинамике
Закони термодинамике су четири. Поред првог, којим се бавимо, постоје:
- Нулти закон термодинамике - бави се условима за постизање топлотне равнотеже;
- Други закон термодинамике - бави се преносом топлотне енергије;
- Трећи закон термодинамике - бави се понашањем материје са ентропијом близу нуле.
Вежбе
1. (Уфла-МГ) У реверзибилној гасовитој трансформацији, варијација унутрашње енергије је + 300 Ј. Дошло је до компресије и рад под притиском гаса је у модулу 200 Ј. Дакле, тачно је да тај гас
а) дао је 500 Ј топлоте медијуму
б) дао 100 Ј топлоте медијуму
в) примио 500 Ј топлоте из медија
г) примио 100 Ј топлоте из медија
д) претрпео адијабатску трансформацију
Алтернатива д: примило је 100 Ј топлоте из средине
Види и ти: Вежбе из термодинамике
2. (МАЦКЕНЗИЕ-СП) Држећи уски отвор у устима, одмах снажно дувај руку! Видело је? Произвели сте адијабатску трансформацију! У њему је ваздух који сте избацили претрпео насилно ширење, током којег:
а) обављени посао одговарао је смањењу унутрашње енергије овог ваздуха, јер није било размене топлоте са спољним окружењем;
б) изведени рад одговарао је повећању унутрашње енергије овог ваздуха, јер није било размене топлоте са спољним окружењем;
ц) изведени рад одговарао је повећању количине топлоте коју ваздух размењује са медијумом, јер није било варијација у његовој унутрашњој енергији;
д) није извршен никакав посао, јер ваздух није апсорбовао топлоту из околине и није претрпео никакве промене у унутрашњој енергији;
е) није извршен никакав посао, јер ваздух није доводио топлоту до медијума и није претрпео никакве промене у унутрашњој енергији.
Алтернатива а: Изведени рад одговарао је смањењу унутрашње енергије овог ваздуха, јер не постоји размена топлоте са спољним окружењем.
Види и ти: адијабатска трансформација
