Termodinamiğin Birinci Yasası, işin ısıya dönüşmesi için gerekenlerle ilgilenir.
Şuna dayanmaktadır: enerji tasarrufu ilkesifiziğin en önemli ilkelerinden biridir.
Bu enerji korunumu ısı ve iş şeklinde gerçekleşir. Bir sistemin enerjiyi korumasını ve transfer etmesini, yani enerjinin artmasını, azalmasını veya sabit kalmasını mümkün kılar.
Termodinamiğin Birinci Yasası formülle ifade edilir.
Q = τ + ΔU
Nerede,
S: sıcaklık
τ: iş
sen: iç enerjinin değişimi
Böylece, temeli şudur: ısı (Q), iç enerjinin (ΔU) değişimi ile işin (τ) toplamından kaynaklanır.
Ayrıca şu şekilde de bulunabilir:
ΔU = Q - W
Nerede,
sen: iç enerjinin değişimi
S: sıcaklık
W: iş
Temel aynı sonucu verir: iç enerjinin (ΔU) değişimi, dış ortamla ısı alışverişi eksi yapılan işten (W) kaynaklanır.
Bunun anlamı,
1) ısıya gelince (Q):
- Ortamla ısı alışverişi 0'dan büyükse sistem ısı alır.
- Ortamla ısı alışverişi 0'dan az ise sistem ısı kaybeder.
- Ortamla ısı alışverişi yoksa yani 0'a eşitse sistem ısı almaz ve kaybetmez.
2) işle ilgili (τ):
- İş 0'dan büyükse, ısıya maruz kalan cismin hacmi genişler.
- İş 0'dan küçükse, ısıya maruz kalan bir şeyin hacmi azalır.
- İş yoksa yani 0'a eşitse ısıya maruz kalan cismin hacmi sabittir.
3) iç enerjinin (ΔU) değişimi ile ilgili olarak:
- İç enerji değişimi 0'dan büyükse, sıcaklıkta bir artış olur.
- İç enerji değişimi 0'dan küçükse sıcaklıkta bir azalma olur.
- İç enerjide bir değişiklik yoksa yani 0'a eşitse sıcaklık sabittir.
Sıcaklığın ısı veya çalışma ile artırılabileceği sonucuna varılmıştır.
Misal
Gazların ısıtılması, makinelerin çalışmasına, yani örneğin bir tesiste iş yapmasına neden olur.
Bu şu şekilde olur: Gazlar makinelerin içindeki enerjiyi aktarır, bu da hacimlerinin artmasına neden olur ve buradan makinelerin mekanizmalarını harekete geçirir. Aktive edildiğinde mekanizmalar çalışmaya başlar.
sen de oku
- Termodinamik
- Karnot Döngüsü
- Hess Yasası
Termodinamik Kanunları
Termodinamiğin yasaları dörttür. İlk uğraştığımıza ek olarak, şunlar var:
- Termodinamiğin Sıfır Yasası - termal dengenin elde edilmesi için koşullarla ilgilenir;
- Termodinamiğin İkinci Yasası - termal enerjinin transferi ile ilgilenir;
- Termodinamiğin Üçüncü Yasası - sıfıra yakın entropili maddenin davranışıyla ilgilenir.
Egzersizler
1. (Ufla-MG) Tersinir bir gaz dönüşümünde, iç enerjinin değişimi + 300 J'dir. Sıkıştırma vardı ve gazın basıncının yaptığı iş modülde 200 J. Yani gaz olduğu doğru
a) ortama 500 J ısı verdi
b) ortama 100 J ısı verdi
c) ortamdan 500 J ısı aldı
d) ortamdan 100 J ısı aldı
e) Adyabatik bir dönüşüm geçirdi
Alternatif d: Ortadan 100 J ısı aldı
Ayrıca bakınız: Termodinamik üzerine alıştırmalar
2. (MACKENZIE-SP) Ağzınızda dar bir açıklık bırakarak, hemen elinizi kuvvetlice üfleyin! Gördü? Adyabatik bir dönüşüm yarattınız! İçinde, dışarı attığınız hava şiddetli bir genişleme yaşadı, bu sırada:
a) dış ortamla ısı alışverişi olmadığı için yapılan iş bu havanın iç enerjisindeki azalmaya karşılık geldi;
b) dış ortamla ısı alışverişi olmadığı için yapılan işin bu havanın iç enerjisindeki artışa karşılık gelmesi;
c) gerçekleştirilen iş, bu havanın ortamla değiştirdiği ısı miktarındaki artışa karşılık geldi, çünkü iç enerjisinde bir değişiklik yoktu;
d) Hava ortamdan ısıyı emmediği ve iç enerjisinde herhangi bir değişiklik olmadığı için herhangi bir çalışma yapılmamıştır;
e) Hava ortama ısı vermediği ve iç enerjisinde herhangi bir değişikliğe uğramadığı için herhangi bir çalışma yapılmamıştır.
Alternatif a: gerçekleştirilen çalışma, dış ortamla ısı alışverişi olmadığı için bu havanın iç enerjisinin azaltılmasına karşılık geldi.
Ayrıca bakınız: adyabatik dönüşüm
