Первый закон термодинамики

Физика > Первый закон термодинамики

 

Процессы, выражение и применение первого закона термодинамики – формулировка и формулы. Читайте о внутренней энергии, законе сохранения энергии, тепло и работа.

Перемены во внутренней энергии приравнивается к чистой теплоотдаче за вычетом осуществляемой системой чистой работы.

Задача обучения

• Разобраться в том, как чистая передача и выполненная в системе работа соотносятся с первым законом термодинамики.

Основные пункты

• Первый закон термодинамики – вариант закона сохранения энергии, применяемый в термодинамических системах.
• В форме уравнения: ΔU = Q - W.
• Тепловые двигатели отлично иллюстрируют первый закон. Транспортировка тепла осуществляется так, что им удается продолжать выполнять работу.

Термины

• Закон энергетического сбережения (закон сохранения энергии) – общий объем энергии в любой изолированной системе остается стабильным. Ее нельзя создать или уничтожить, но энергия способна менять форму.
• Тепло – энергия, транспортирующаяся из одного объекта в другой через тепловые взаимодействия.
• Внутренняя энергия – объем всей энергии в системе, среди которых кинетическая и потенциальная.

Первый закон термодинамики – аналогия на закон энергетического сбережения в термодинамических системах. Заявляет, что перемена внутренней энергии в замкнутой системе приравнивается к количеству тепла, поступающего в систему, за исключением объема выполняемой системой работы. Закон сохранения энергии: энергия в изолированной системе остается стабильной.

Давайте рассмотрим процессы, выражение и применение первого закона термодинамики. Если мы хотим понять, как преобразование тепла трансформируется в работу, то нужно помнить о принципе сохранения энергии. Первый закон применяет этот принцип для процессов, где передача тепла и осуществление работы – методы передачи и высвобождения энергии из системы. В виде уравнения:

Первый закон выступает принципом сохранения энергии, где тепло и работа – способны передать энергию для системы, пребывающей в тепловом балансе. Q отображает чистый перенос тепла – сумма всех передач тепла в систему и из нее. Q выступает положительным для чистого переноса тепла. W – общая работа, выполняемая системой и является положительной, когда работа осуществляется системой, а не над ней. Перемены во внутренней энергии ΔU связаны с теплотой и работой по первому закону: ΔU = Q - W

ΔU = Q – W (ΔU – изменение внутренней энергии системы, Q – чистая теплота, передаваемая в систему, W – чистая работа, выполняемая системой). Если Q положительно, то осуществляется чистый перенос тепла. Если W положительно, то система выполняет чистую работу. Получается, положительный Q добавляет энергию, а положительный W принимает ее. Поэтому ΔU = Q - W. Заметим: если тепла передается больше, чем работы, то разница сохраняется как внутренняя энергия. Тепловые двигатели выступают отличным примером – передача тепла в них происходит так, что они могут выполнять работу.

---