Qual è la prima legge della termodinamica?
La prima legge della termodinamica è anche nota come legge della conservazione dell'energia. Afferma che l'energia non può essere distrutta o creata; È conservato nell'universo e deve finire da qualche parte, anche se cambia forme. Implica lo studio del lavoro del sistema, del calore ed energia. I motori di calore spesso richiedono una discussione sulla prima legge della termodinamica; Tuttavia, è considerata una delle leggi più fondamentali della natura.
Una volta che le persone approfondiscono lo studio della prima legge della termodinamica, iniziano immediatamente ad analizzare e calcolare l'equazione associata alla legge: ΔU = Q - W. Questa equazione significa che la variazione dell'energia interna del sistema è uguale al calore aggiunto al sistema meno il lavoro svolto dal sistema. In alternativa, a volte viene utilizzata l'equazione ΔU = Q + W. L'unica differenza è che calcola il lavoro svolto sul sistema, anziché il lavoro svolto dal sistema. In altre parole, il lavoro è positivo quando il sistema funziona su ciò cheSistema e negativo quando l'ambiente circostante lavora sul sistema.
Quando si studia la fisica, c'è un esempio comune che prevede l'aggiunta di calore a un gas in un sistema chiuso. L'esempio continua espandendo quel gas in modo che funzioni. Può essere visualizzato come un pistone che spinge verso il basso o applicando pressione sui gas in un motore a combustione interna. Pertanto, il lavoro viene svolto dal sistema. In alternativa, quando si studio processi e reazioni chimici, è tipico di studiare le condizioni in cui il lavoro viene svolto sul sistema.
L'unità standard per il calcolo della prima legge della termodinamica è Joules (J); Tuttavia, molte persone che studiano la legge effettuano anche i loro calcoli in termini di calorie o unità termica britannica (BTU). A volte è utile calcolare la conservazione con i numeri effettivi, in questo modo consente alle persone di vedere come funziona la legge. Se un motore fa 4.000 J di lavoro su ciò che, l'energia interna diminuisce di 4.000 J. Se rilascia anche 5.000 J di calore mentre funziona, quindi l'energia interna diminuisce di altri 5.000 J. di conseguenza, l'energia interna del sistema diminuisce di un totale di -9.000 j.
In un calcolo alternativo, se un sistema fa 4.000 J di lavoro su ciò che circonda e quindi assorbe 5.000 J di calore dall'ambiente circostante, il risultato è diverso. In tal caso, ci sono 5.000 J di energia che entrano e 4.000 J di energia che usciranno. Pertanto, l'energia interna totale del sistema è 1.000 J.
Infine, il lavoro negativo o il lavoro svolto sul sistema dall'ambiente possono essere esemplificati anche attraverso i calcoli riguardanti la prima legge della termodinamica. Ad esempio, se il sistema assorbe 4.000 J poiché l'ambiente circostante esegui contemporaneamente 5.000 J o lavora sul sistema, si vedrà un altro risultato. Poiché tutte le energie stanno scorrendo nel sistema, l'energia interna totale salta fino a 9.000 J.