Termodinamiğin Birinci Yasası Nedir?

Termodinamiğin birinci yasası aynı zamanda Enerjinin Korunumu Yasası olarak da bilinir. Enerjinin yok edilemeyeceğini veya yaratılamayacağını; evrende korunur ve formları değişse bile bir yere gitmesi gerekir. Sistem çalışması, ısı ve enerji çalışmasını içerir. Isı motorları genellikle termodinamiğin birinci yasasının tartışılmasını sağlar; ancak, doğanın en temel kanunlarından biri olarak kabul edilir.

İnsanlar ilk termodinamik yasasını incelemeye başlarlarsa, derhal yasaya bağlı denklemi analiz etmeye ve hesaplamaya başlarlar: ΔU = Q - W Bu denklem, sistemin iç enerjisindeki değişimin ısıya eşit olduğu anlamına gelir. Sisteme daha az sistem tarafından yapılan işi ekledi. Alternatif olarak, bazen ΔU = Q + W denklemi kullanılır. Tek fark, sistem tarafından yapılan iş yerine, sistem üzerinde yapılan işi hesaplamaktır. Başka bir deyişle, sistem çevreleyen sistemde çalışırken iş pozitif, çevre sistemde çalışırken olumsuzdur.

Fizik okurken kapalı bir sistemde bir gaza ısı eklenmesini içeren yaygın bir örnek vardır. Örnek, çalışacak şekilde gazı genişleterek devam eder. Bir içten yanmalı motorda gazları aşağıya doğru iten veya basınç uygulayan bir piston olarak görselleştirilebilir. Böylece iş sistem tarafından yapılır. Alternatif olarak, kimyasal işlem ve reaksiyonları incelerken, sistem üzerinde çalışmanın yapıldığı koşulları incelemek tipiktir.

Termodinamiğin birinci yasasını hesaplamak için standart birim Joule'dir (J); ancak, yasayı inceleyen birçok insan kalori veya İngiliz Termal Birimi (BTU) açısından da hesap yapar. Korumayı gerçek sayılarla hesaplamak bazen yararlı olabilir, bu da insanların yasaların nasıl çalıştığını görmelerini sağlar. Bir motor çevresinde 4.000 J çalışma yaparsa, iç enerji 4.000 J azalır. Eğer çalışırken 5.000 J ısı da verirse, iç enerji ek bir 5.000 J azalır. Sonuç olarak, dahili enerji sistemin enerjisi toplam -9.000 J azalır.

Alternatif bir hesaplamada, bir sistem çevresi üzerinde 4.000 J iş yaparsa ve ardından çevresinden 5.000 J ısı emerse, sonuç farklıdır. Bu durumda, 5.000 J enerji giriyor ve 4.000 J enerji çıkıyor. Böylece, sistemin toplam iç enerjisi 1.000 J'dir.

Son olarak, sistem üzerinde çevre tarafından yapılan olumsuz işler veya işler, termodinamiğin birinci yasasına ilişkin hesaplamalar yoluyla da örneklenebilir. Örneğin, ortam aynı anda 5.000 J gerçekleştirdiğinden veya sistem üzerinde çalıştığı için sistem 4.000 J'yi emerse, başka bir sonuç görülecektir. Tüm enerjiler sisteme aktığından, toplam iç enerji 9.000 J'a çıkar.