1. Laki Termodynamiikan
Johdanto
ymmärtää suhdetta työhön ja lämpöä, meidän täytyy ymmärtää, kolmannen, yhdistävä tekijä: sisäisen energian muutos. Energiaa ei voida luoda eikä tuhota, mutta se voidaan muuntaa tai siirtää. Sisäinen energia viittaa kaikki energia tietyn järjestelmän, mukaan lukien kineettinen energia molekyylejä ja energiaa tallennettu kaikki kemiallisia sidoksia molekyylien välillä., Lämmön, työn ja sisäisen energian vuorovaikutusten myötä energiansiirrot ja muunnokset tapahtuvat aina, kun järjestelmään tehdään muutos. Siirtojen aikana ei kuitenkaan synny tai menetetä nettoenergiaa.
Laki Termodynamiikan
Termodynamiikan Ensimmäinen Laki todetaan, että energiaa voidaan muuntaa muodosta toiseen, jossa vuorovaikutus, lämpö, työ ja sisäenergia, mutta sitä ei voi luoda eikä tuhota, missään olosuhteissa., Matemaattisesti, tämä on yhtä kuin
\
- \(ΔU\) on yhteensä muutos sisäinen energia järjestelmä,
- \(q\) on lämpöä välillä vaihdettujen järjestelmä ja sen ympäristössä, ja
- \(w\) on työn tai järjestelmän.
Työ on myös yhtä suuri negatiivinen ulkoinen paine järjestelmässä kerrottuna määrän muutos:
\
sisäinen energia järjestelmä laskisi, jos järjestelmä antaa lämpöä tai ei toimi., Siksi järjestelmän sisäinen energia kasvaa, kun lämpö kasvaa (tämä tehtäisiin lisäämällä lämpöä järjestelmään). Myös sisäinen energia kasvaisi, jos järjestelmään tehtäisiin töitä. Mikä tahansa työ tai lämpö, joka menee järjestelmään tai siitä ulos, muuttaa sisäistä energiaa. Koska energiaa ei kuitenkaan koskaan synny eikä hävitetä (eli termodynamiikan ensimmäinen laki), sisäisen energian muutos on aina nolla. Jos systeemi menettää energiaa, se imeytyy ympäristöön., Jos energiaa imeytyy järjestelmään, niin, että energiaa vapautuu ympäristöön:
\
missä ΔUsystem on yhteensä sisäinen energia järjestelmä, ja ΔUsurroundingsis yhteensä energiaa ympäristöön.,bbc”>
The above figure is a visual example of the First Law of Thermodynamics., Siniset kuutiot edustavat järjestelmää ja keltaiset ympyrät edustavat järjestelmää ympäröivää ympäristöä. Jos kuution järjestelmä menettää energiaa, sen saa ympäristö. Energiaa ei koskaan luoda eikä tuhota. Koska johtolankakuution pinta-ala pieneni, keltaisen ympyrän visuaalinen pinta-ala kasvoi. Tämä symboloi sitä, miten systeemin menettämä energia saadaan ympäristöstä. Vaikuttaa eri ympäristössä ja muutokset järjestelmän avulla määrittää, lisätä tai vähentää energian, lämmön ja työn.,v id=”e58a7c820f”>
+ or –
Example \(\PageIndex{1}\)
A gas in a system has constant pressure., Ympäristö järjestelmän ympärillä menettää 62 J lämpöä ja tekee 474 J työtä järjestelmään. Mikä on järjestelmän sisäinen energia?
Ratkaisu
löytää sisäinen energia, ΔU, meidän on harkittava suhdetta järjestelmä ja sen ympäristö. Koska termodynamiikan ensimmäisen lain mukaan energiaa ei synny eikä hävitetä, tiedämme, että järjestelmä saa kaiken ympäristön menettämän. Ympäröivä alue menettää lämpöä ja toimii järjestelmään. Siksi q ja w ovat yhtälössä ΔU=q+w positiivisia, koska järjestelmä saa lämpöä ja saa itse tehtyä työtä.,
\ &= 536\J \end{align}\]
Esimerkiksi \(\PageIndex{2}\)
järjestelmä on vakio tilavuus (ΔV=0) ja lämpöä noin järjestelmä kasvaa 45 J.
- Mikä on merkki lämpöä (q) järjestelmä?
- mikä on ΔU yhtä suuri kuin?
- mikä on järjestelmän sisäisen energian arvo Joulesissa?
Ratkaisu
Koska järjestelmä on vakio tilavuus (ΔV=0) termi -PΔV=0 ja työ on nolla. Näin ollen yhtälön ΔU=q+w, w=0 ja ΔU=q. Sisäinen energia on yhtä suuri kuin lämpöä järjestelmään., Ympäröivä lämpö kasvaa, joten järjestelmän lämpö vähenee, koska lämpöä ei synny eikä tuhota. Siksi lämpö otetaan pois järjestelmästä, jolloin se eksoterminen ja negatiivinen. Sisäisen energian arvo on ympäristön absorboiman lämmön negatiivinen arvo.
- negatiivinen (q<0)
- ΔU=q + (-PΔV) = k+ 0 = k
- ΔU = -45 J
