1st Lov om Termodynamik
Indledning
for At forstå forholdet mellem arbejde og varme, og vi er nødt til at forstå en tredje, der forbinder faktor: ændringen i indre energi. Energi kan ikke skabes eller ødelægges, men den kan omdannes eller overføres. Intern energi refererer til al energi inden for et givet system, herunder molekylernes kinetiske energi og den energi, der opbevares i alle de kemiske bindinger mellem molekyler., Med samspillet mellem varme, arbejde og intern energi er der energioverførsler og konverteringer, hver gang der foretages en ændring på et system. Der skabes eller tabes dog ingen nettoenergi under disse overførsler.
Lov om Termodynamik
Den Første Lov om Termodynamik fastslår, at energi kan omdannes fra én form til en anden, med den vekselvirkning af varme, arbejde og indre energi, men det kan ikke skabes eller ødelægges, under nogen omstændigheder., Matematisk set, er dette angivet som
\
- \(ΔU\) er den samlede ændring i indre energi af et system,
- \q\) er den varme, der udveksles mellem et system og dets omgivelser, og
- \(w\) er det arbejde, der udføres af eller på systemet.
arbejde er også lig med det negative eksterne tryk på systemet ganget med volumenændringen:
\
den interne energi i et system ville falde, hvis systemet afgiver varme eller fungerer., Derfor øges den interne energi i et system, når varmen stiger (dette ville ske ved at tilføje varme til et system). Den interne energi ville også stige, hvis der blev udført arbejde på et system. Ethvert arbejde eller varme, der går ind i eller ud af et system, ændrer den interne energi. Da energi aldrig oprettes eller ødelægges (således termodynamikens første lov), er ændringen i intern energi altid lig med nul. Hvis energi går tabt af systemet, absorberes det af omgivelserne., Hvis energi absorberes i et system, frigives denne energi af omgivelserne:
\
hvorususystem er den samlede indre energi i et system, og Δusurroundings er den samlede energi i omgivelserne.,bbc”>
The above figure is a visual example of the First Law of Thermodynamics., De blå terninger repræsenterer systemet, og de gule cirkler repræsenterer omgivelserne omkring systemet. Hvis energi er tabt af terningen systemet så det er opnået ved omgivelserne. Energi er aldrig skabt eller ødelagt. Da området af clue cube faldt det visuelle område af den gule cirkel steg. Dette symboliserer, hvordan energi, der går tabt af et system, opnås af omgivelserne. Påvirkningen af forskellige omgivelser og ændringer på et system hjælper med at bestemme stigningen eller faldet i intern energi, varme og arbejde.,v id=”e58a7c820f”>
+ or –
Example \(\PageIndex{1}\)
A gas in a system has constant pressure., Omgivelserne omkring systemet mister 62 J varme og udfører 474 J arbejde på systemet. Hvad er systemets indre energi?
løsning
for at finde intern energi ,UU, skal vi overveje forholdet mellem systemet og omgivelserne. Da den første lov om termodynamik siger, at energi ikke skabes eller ødelægges, ved vi, at noget, der går tabt af omgivelserne, opnås af systemet. Det omkringliggende område mister varme og virker på systemet. Derfor er q og w positive i ligningenuu=+ + because, fordi systemet får varme og får arbejde på sig selv.,
\ &= 536\,J \end{align}\]
Eksempel \(\PageIndex{2}\)
Et system har konstant volumen (ΔV=0) og varmen rundt i systemet stiger med 45 J.
- Hvad er tegnet for varme (q) for systemet?
- hvad er equalu lig med?
- hvad er værdien af systemets interne energi i Joule?
løsning
da systemet har konstant volumen (vv=0) udtrykket-P .v=0 og arbejde er lig med nul. Således i ligningenuu=++.==0 og .u=.. den interne energi er lig med systemets varme., Den omgivende varme stiger, så systemets varme falder, fordi varme ikke skabes eller ødelægges. Derfor er varme taget væk fra systemet, hvilket gør det eksotermisk og negativt. Værdien af intern energi vil være den negative værdi af den varme, der absorberes af omgivelserne.
- negativ (q<0)
- ΔU=q + (-PΔV) = q+ 0 = q
- ΔU = -45J
