1. Lov av Termodynamikk
Innledning
for Å forstå forholdet mellom arbeid og varme, vi trenger å forstå en tredje, slik faktor: endringen i intern energi. Energi kan ikke skapes eller ødelegges, men det kan bli konvertert eller overføres. Indre energi viser til at all energi innenfor et gitt system, inkludert den kinetiske energien til molekylene og den energien som er lagret i alle de kjemiske bindingene mellom molekylene., Med vekselsvirkningene av varme, arbeid og indre energi, det er energi overføringer og konverteringer hver gang det blir gjort en endring på et system. Imidlertid, ingen netto energi er opprettet eller tapt i disse overføringene.
Lov av Termodynamikk
Den Første Loven om Termodynamikk sier at energi kan omdannes fra en form til en annen med samspillet av varme, arbeid og intern energi, men det kan ikke skapes eller ødelegges, under noen omstendigheter., Matematisk sett, dette er representert som
\
med
- \(ΔU\) er den totale endringen i indre energi i et system,
- \(q\) er varmen som utveksles mellom systemet og dets omgivelser, og
- \(w\), er arbeidet utført av eller på systemet.
Arbeid er også lik den negative ytre press på systemet multiplisert med endringen i volum:
\
Den indre energien til et system ville reduseres hvis systemet avgir varme eller ikke fungerer., Derfor, indre energien i systemet øker når varmen øker (dette vil bli gjort ved å legge varme i et system). Den indre energien vil også øke hvis det er jobb som var gjort på et system. Noe arbeid eller varme som går inn eller ut av et system endringer indre energi. Imidlertid, siden energi er aldri skapt eller ødelagt (og dermed den første loven av termodynamikk), endring i indre energi alltid er lik null. Hvis energi er tapt av systemet, da det er absorbert av omgivelsene., Hvis energien blir absorbert inn i et system, så som energi ble utgitt av omgivelsene:
\
hvor ΔUsystem er totalt indre energi i et system, og ΔUsurroundingsis den totale energien i omgivelsene.,bbc»>
The above figure is a visual example of the First Law of Thermodynamics., Den blå kuber representerer systemfiler og de gule sirklene representerer omgivelsene rundt systemet. Hvis energi er tapt av den kube system så er det oppnådd ved omgivelsene. Energi er aldri skapt eller ødelagt. Siden området av clue kube redusert de visuelle området av den gule sirkelen økt. Dette symboliserer hvordan energien går tapt ved et system er oppnådd ved omgivelsene. Det påvirker forskjellige omgivelser og forandringer på et system som hjelper deg å bestemme økning eller reduksjon av indre energi, varme og arbeid.,v id=»e58a7c820f»>
+ or –
Example \(\PageIndex{1}\)
A gas in a system has constant pressure., Omgivelsene rundt systemet mister 62 J av varme og gjør 474 J av arbeid på systemet. Hva er den indre energien i systemet?
Løsningen
for Å finne indre energi, ΔU, må vi vurdere forholdet mellom systemet og omgivelsene. Siden den Første Lov i Termodynamikken sier at energi ikke skapes eller ødelegges vi vet at noe går tapt av omgivelsene er oppnådd ved systemet. Området taper varme og ikke arbeid på systemet. Derfor, q og w er positive i ligningen ΔU=q+w fordi systemet gevinster varme og får jobben gjort på seg selv.,
\ &= 536\J \end{align}\]
Eksempel \(\PageIndex{2}\)
Et system har konstant volum (ΔV=0) og varmen rundt i systemet øker med 45 J.
- Hva er tegnet for varme (q) for systemet?
- Hva er ΔU lik?
- Hva er verdien av indre energien i systemet i Joule?
Løsningen
Siden systemet har konstant volum (ΔV=0) begrepet -PΔV=0 og arbeid er lik null. Dermed, i ligningen ΔU=q+w=0 og ΔU=q. Den indre energien er lik varme i systemet., De omkringliggende varme øker, så varmen av systemet reduseres fordi varme er ikke opprettet eller ødelagt. Derfor, varme er tatt bort fra systemet gjør det eksoterme og negative. Verdien av Indre Energi vil være den negative verdien av varmen absorberes av omgivelsene.
- negativ (q<0)
- ΔU=q + (-PΔV) = q+ 0 = q
- ΔU = -45J
