Hvad er den første lov om termodynamik?

Den første lov om termodynamik er også kendt som loven om bevarelse af energi. Den siger, at energi ikke kan ødelægges eller skabes; Det er konserveret i universet og skal ende et sted, selvom det ændrer former. Det involverer undersøgelse af systemarbejde, varme og energi. Varmemotorer tilskynder ofte til en diskussion af den første lov om termodynamik; Det betragtes dog som en af ​​de mest grundlæggende naturlove.

Når folk er dybt ind i studiet af den første lov om termodynamik, begynder de straks at analysere og beregne ligningen, der er forbundet med loven: ΔU = Q - W. Denne ligning betyder, at ændringen i intern energi i systemet er lig med varmen, der er tilføjet til systemet mindre arbejdet, der er udført af systemet. Alternativt anvendes ligningen ΔU = Q + W. Den eneste forskel er, at det beregner det arbejde, der udføres på systemet, i stedet for det arbejde, der udføres af systemet. Med andre ord, arbejde er positivt, når systemet fungerer på det omgivendeSystem og negativt, når omgivelserne fungerer på systemet.

Når man studerer fysik, er der et almindeligt eksempel, der involverer tilsætning af varme til en gas i et lukket system. Eksemplet fortsætter med at udvide den gas, så det fungerer. Det kan visualiseres som et stempel, der skubber ned eller anvender tryk på gasser i en forbrændingsmotor. Således udføres arbejde af systemet. Alternativt, når man studerer kemiske processer og reaktioner, er det typisk at studere forhold, hvor arbejdet udføres på systemet.

Standardenheden til beregning af den første lov om termodynamik er Joules (J); Imidlertid gør mange mennesker, der studerer loven, også deres beregninger med hensyn til kalorien eller den britiske termiske enhed (BTU). Det er undertiden nyttigt at beregne konservering med faktiske tal, hvilket gør det giver folk mulighed for at se, hvordan loven fungerer. Hvis en motor udfører 4.000 j arbejde på sin omgivende, Den interne energi falder med 4.000 J. Hvis den også frigiver 5.000 j varme, mens den fungerer, falder den interne energi med yderligere 5.000 J. Som et resultat falder systemets interne energi med i alt -9.000 j.

I en alternativ beregning, hvis et system udfører 4.000 j arbejde på sine omgivelser og derefter absorberer 5.000 j varme fra omgivelserne, er resultatet anderledes. I dette tilfælde er der 5.000 j energi, der går ind, og 4.000 j energi går ud. Således er systemets samlede interne energi 1.000 J.

Til sidst kan negativt arbejde eller arbejde udført på systemet af omgivelserne også eksemplificeres gennem beregninger vedrørende den første lov om termodynamik. For eksempel, hvis systemet absorberer 4.000 J, når omgivelserne samtidig udfører 5.000 j eller arbejder på systemet, vil et andet resultat blive set. Da alle energier flyder ind i systemet, springer den samlede interne energi op til 9.000 J.