Legea 1 a Termodinamicii
Introducere
Pentru a înțelege relația dintre locul de muncă și de căldură, trebuie să înțelegem un al treilea, care leagă factorul de: modificarea energiei interne. Energia nu poate fi creată sau distrusă, dar poate fi convertită sau transferată. Energia internă se referă la toată energia dintr-un sistem dat, inclusiv energia cinetică a moleculelor și energia stocată în toate legăturile chimice dintre molecule., Cu interacțiunile de căldură, muncă și energie internă, există transferuri de energie și conversii de fiecare dată când se face o schimbare asupra unui sistem. Cu toate acestea, nu se creează sau se pierde energie netă în timpul acestor transferuri.prima lege a termodinamicii afirmă că energia poate fi transformată dintr-o formă în alta cu interacțiunea căldurii, a muncii și a energiei interne, dar nu poate fi creată și distrusă, în niciun caz., Matematic, acest lucru este reprezentat ca
\
cu
- \(ΔU\) este modificarea totală a energiei interne a unui sistem,
- \(q\) este căldura schimbată între un sistem și împrejurimile sale, și
- \(l\) este activitatea desfășurată de către sau în sistem.
munca este de asemenea egală cu presiunea externă negativă asupra sistemului înmulțită cu Modificarea volumului:
\
energia internă a unui sistem ar scădea dacă sistemul emite căldură sau funcționează., Prin urmare, energia internă a unui sistem crește atunci când căldura crește (acest lucru s-ar face prin adăugarea de căldură într-un sistem). Energia internă ar crește, de asemenea, dacă s-ar lucra la un sistem. Orice lucrare sau căldură care intră sau iese dintr-un sistem schimbă energia internă. Cu toate acestea, deoarece energia nu este niciodată creată și nici distrusă (astfel, prima lege a termodinamicii), schimbarea energiei interne este întotdeauna egală cu zero. Dacă energia este pierdută de sistem, atunci este absorbită de împrejurimi., Dacă energia este absorbită într-un sistem, atunci acea energie a fost eliberată de împrejurimi:
unde ΔUsystem este energia internă totală într-un sistem și ΔUsurroundingsis energia totală a împrejurimilor.,bbc”>
The above figure is a visual example of the First Law of Thermodynamics., Cuburile albastre reprezintă sistemul, iar cercurile galbene reprezintă împrejurimile din jurul sistemului. Dacă energia este pierdută de sistemul cub, atunci este câștigată de împrejurimi. Energia nu este niciodată creată și nici distrusă. Deoarece zona cubului indiciu a scăzut zona vizuală a cercului Galben a crescut. Acest lucru simbolizează modul în care energia pierdută de un sistem este câștigată de împrejurimi. Afectările diferitelor împrejurimi și schimbările asupra unui sistem ajută la determinarea creșterii sau scăderii energiei interne, a căldurii și a muncii.,v id=”e58a7c820f”>
+ or –
Example \(\PageIndex{1}\)
A gas in a system has constant pressure., Împrejurimile din jurul sistemului pierd 62 J de căldură și lucrează 474 J asupra sistemului. Care este energia internă a sistemului?pentru a găsi energia internă, ΔU, trebuie să luăm în considerare relația dintre sistem și împrejurimi. Deoarece prima lege a termodinamicii afirmă că energia nu este creată și nici distrusă, știm că orice pierdut de împrejurimi este câștigat de sistem. Zona înconjurătoare pierde căldură și funcționează pe sistem. Prin urmare, q și w sunt pozitive în ecuația ΔU=q+w, deoarece sistemul câștigă căldură și se lucrează la sine.,
\ &= 536\,J \end{align}\]
de Exemplu, \(\PageIndex{2}\)
Un sistem a la volum constant (V=0) și căldură în jurul sistemului crește cu 45 J.
- Ce este un semn de căldură (q) pentru sistem?
- ce este ΔU egal cu?
- care este valoarea energiei interne a sistemului în jouli?deoarece sistemul are volum constant (ΔV = 0) termenul-PΔV=0 și munca este egală cu zero. Astfel, în ecuația ΔU=q+w w=0 și ΔU=q. Energia internă este egală cu căldura de sistem., Căldura din jur crește, astfel încât căldura sistemului scade, deoarece căldura nu este creată și nici distrusă. Prin urmare, căldura este îndepărtată din sistem, făcându-l exoterm și negativ. Valoarea energiei interne va fi valoarea negativă a căldurii absorbite de împrejurimi.
- negativ (q<0)
- ΔU=q + (-PΔV) = q+ 0 = q
- ΔU = -45J
