Co je první zákon termodynamiky?

První zákon termodynamiky je také známý jako zákon zachování energie. Uvádí, že energii nelze zničit nebo vytvořit; je zachována ve vesmíru a musí skončit někde, i když se změní formy. Zahrnuje studium práce systému, tepla a energie. Tepelné motory často podněcují diskusi o prvním zákoně 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 se zákonem: ΔU = Q - W. Tato rovnice znamená, že změna vnitřní energie systému je stejná jako teplo přidáno do systému méně práce systému. Alternativně se někdy používá rovnice ΔU = Q + W. Jediným rozdílem je to, že počítá práci na systému, namísto práce dělaná systémem. Jinými slovy, práce je kladná, když systém funguje na své okolní systému a negativní, pokud je okolí dělat práci v systému.

Při studiu fyziky, tam je obyčejný příklad, který zahrnuje dodávání tepla do plynu v uzavřeném systému. Příklad pokračuje rozšiřováním tohoto plynu tak, aby fungoval. To lze vizualizovat jako píst tlačí dolů, nebo tlakem na plynů motoru s vnitřním spalováním. Systém tedy pracuje. Podpůrně při studiu chemických procesů a reakce, je typické studijních podmínek, kdy je práce vykonaná v systému.

Standardní jednotka pro výpočet prvního zákona termodynamiky je joulů (J); Nicméně, mnoho lidí, kteří studují Zákon také své výpočty, pokud jde o kalorie nebo British Thermal Unit (BTU). Někdy je vhodné spočítat zachování se skutečnými čísly, přitom umožňuje, aby lidé viděli, jak zákon funguje. Pokud motor pracuje na svém okolí 4 000 J, vnitřní energie se sníží o 4 000 J. Pokud také uvolní 5 000 J tepla, zatímco pracuje, pak se vnitřní energie sníží o dalších 5 000 J. Výsledkem je, že vnitřní energie energie systému klesá celkem o -9 000 J.

Při alternativním výpočtu, pokud systém pracuje na svém okolí 4 000 J a poté absorbuje 5 000 J tepla z jeho okolí, je výsledek jiný. V tomto případě je 5000 J energie na vstupu a 4000 J energie jít ven. Celková vnitřní energie systému je tedy 1 000 J.

A konečně, negativní práce nebo práce provedené na systému okolím mohou být doloženy výpočty týkajícími se prvního zákona termodynamiky. Například, v případě, že systém absorbuje 4000 J jako okolí současně provádět 5,000 J nebo pracovat v systému, další výsledek vidět. Vzhledem k tomu, všechny energie proudí do systému, celkové vnitřní energie vyskočí 9000 J.