Jaký je první zákon termodynamiky?

První zákon termodynamiky je také známý jako zákon zachování energie. Uvádí, že energii nelze zničit nebo vytvořit; Je zachován ve vesmíru a musí někde skončit, i když se změní formy. Zahrnuje to studium systémové práce, tepla a energie. Tepelné motory často vyvolávají diskusi o prvním zákonu termodynamiky; Je však považován za jeden z nejzákladnějších přírodních zákonů.

Jakmile se lidé ponoří do studia prvního zákona termodynamiky, okamžitě začnou analyzovat a vypočítat rovnici spojenou s zákonem: δu = Q - W. Tato rovnice znamená, že změna vnitřní energie systému je stejná jako tepl přidaná do systému méně práce systému. V alternativě se někdy používá rovnice Δu = q + w. Jediným rozdílem je, že je vypočítává práci provedenou na systému, místo práce provedené systémem. Jinými slovy, práce je pozitivní, když systém funguje na jeho okolísystém a negativní, když okolí pracuje na systému.

Při studiu fyziky existuje společný příklad, který zahrnuje přidání tepla do plynu v uzavřeném systému. Příklad pokračuje rozšířením tohoto plynu tak, aby fungoval. Lze jej vizualizovat jako píst tlačí dolů nebo vyvíjet tlak na plyny v motoru s vnitřním spalováním. Práce tedy provádí systém. V alternativě je při studiu chemických procesů a reakcí typické pro studium podmínek, kdy se v systému provádí práce.

Standardní jednotka pro výpočet prvního termodynamického zákona je Joules (J); Mnoho lidí, kteří studují zákon, však také provádí své výpočty z hlediska kalorií nebo britské tepelné jednotky (BTU). Někdy je užitečné vypočítat ochranu se skutečnými čísly, což lidem umožňuje vidět, jak zákon funguje. Pokud motor dělá 4 000 j práce na svém okolí, vnitřní energie se snižuje o 4 000 J. Pokud také uvolní 5 000 J tepla, když funguje, pak se vnitřní energie snižuje o dalších 5 000 J. V důsledku toho se vnitřní energie systému snižuje celkem o -9 000 j.

V alternativním výpočtu, pokud systém dělá 4 000 J práce na svém okolí a poté absorbuje 5 000 J tepla z jeho okolí, výsledek je jiný. V takovém případě jde 5 000 J energie a 4 000 J energie jde ven. Celková vnitřní energie systému je tedy 1 000 J.

A konečně, negativní práce nebo práce provedená na systému okolím může být ilustrována prostřednictvím výpočtů týkajících se prvního termodynamického zákona. Například, pokud systém absorbuje 4 000 J jako okolí současně provedení 5 000 J nebo pracuje na systému, bude vidět další výsledek. Protože do systému proudí všechny energie, celková vnitřní energie skočí až na 9 000 J.