Kāds ir pirmais termodinamikas likums?

Kad cilvēki iedziļinās pirmā termodinamikas likuma izpētē, viņi nekavējoties sāk analizēt un aprēķināt ar likumu saistīto vienādojumu: ΔU = Q – W. Šis vienādojums nozīmē, ka sistēmas iekšējās enerģijas izmaiņas ir vienādas ar siltumu. pievienots sistēmai, samazinot sistēmas paveikto darbu. Alternatīvi dažreiz tiek izmantots vienādojums ΔU = Q + W. Vienīgā atšķirība ir tā, ka aprēķina sistēmā paveikto darbu, nevis sistēmas paveikto. Citiem vārdiem sakot, darbs ir pozitīvs, ja sistēma darbojas ar apkārtējo sistēmu, un negatīvs, ja apkārtējā sistēma darbojas ar sistēmu.

Studējot fiziku, ir izplatīts piemērs, kas ietver siltuma pievienošanu gāzei slēgtā sistēmā. Piemērs turpinās, paplašinot šo gāzi, lai tā darbotos. To var vizualizēt kā virzuli, kas spiež uz leju vai izdara spiedienu uz gāzēm iekšdedzes dzinējā. Tādējādi darbu veic sistēma. Alternatīvi, pētot ķīmiskos procesus un reakcijas, ir raksturīgi pētīt apstākļus, kuros tiek veikts darbs pie sistēmas.

Standarta vienība pirmā termodinamikas likuma aprēķināšanai ir džouli (J); tomēr daudzi cilvēki, kas studē likumus, aprēķina arī kaloriju vai Lielbritānijas termiskās vienības (BTU) izteiksmē. Dažkārt ir noderīgi aprēķināt saglabāšanos ar faktiskajiem skaitļiem, tādējādi ļaujot cilvēkiem redzēt, kā darbojas likums. Ja motors veic 4,000 J lielu darbu apkārtējai videi, iekšējā enerģija samazinās par 4,000 J. Ja tas darba laikā arī izdala 5,000 J siltuma, tad iekšējā enerģija samazinās vēl par 5,000 J. Rezultātā iekšējā enerģija samazinās. sistēmas enerģija kopumā samazinās par -9,000 J.

Alternatīvā aprēķinā, ja sistēma veic 4,000 J lielu darbu savā apkārtnē un pēc tam absorbē 5,000 J siltuma no apkārtējās vides, rezultāts ir atšķirīgs. Tādā gadījumā ieplūst 5,000 J enerģijas un iziet 4,000 J enerģijas. Tādējādi sistēmas kopējā iekšējā enerģija ir 1,000 J.

Visbeidzot, negatīvu darbu vai darbu, ko sistēma veic apkārtējā vide, var parādīt arī ar aprēķiniem attiecībā uz pirmo termodinamikas likumu. Piemēram, ja sistēma absorbē 4,000 J, kad apkārtne vienlaikus veic 5,000 J vai strādā pie sistēmas, tiks parādīts cits rezultāts. Tā kā visas enerģijas ieplūst sistēmā, kopējā iekšējā enerģija palielinās līdz 9,000 J.