Hvad sker der med intern energi, når mekanisk arbejde udføres?

Forholdet mellem internt energi og mekanisk arbejde styres af første lov om termodynamik . Denne lov siger, at ændringen i et systems interne energi er lig med den varme, der tilføjes systemet minus det arbejde, der udføres af systemet.

Her er en sammenbrud:

* intern energi (U) er den samlede energi indeholdt i et system, inklusive kinetisk energi af molekyler, potentiel energi fra intermolekylære kræfter og andre former for energi.

* varme (q) er overførslen af ​​termisk energi mellem et system og dets omgivelser.

* arbejde (W) Er energien overført til eller fra et system af en ekstern kraft.

Den første lov om termodynamik kan udtrykkes matematisk som:

ΔU =q - w

Hvor:

* ΔU er ændringen i intern energi

* q tilføjes varmen til systemet

* w Er arbejdet udført af systemet

Hvordan mekanisk arbejde påvirker intern energi:

* arbejde udført af systemet: Når et system fungerer, bruger det intern energi. Dette betyder, at den interne energi falder (ΔU er negativ). Eksempler inkluderer:

* Udvidelse af gas, der skubber et stempel

* En roterende skaft, der udfører arbejde på en maskine

* arbejde udført på systemet: Når arbejdet udføres på et system, øges dets interne energi (ΔU er positiv). Eksempler inkluderer:

* Komprimering af en gas

* Friktion genererer varme i et system

* Rør en væske

Nøglepunkter:

* arbejde kan ændre intern energi. Arbejdet udført af systemet reducerer intern energi, mens arbejdet udført på systemet øger intern energi.

* den første lov om termodynamik er en bevarelse af energiprincippet. Energi kan ikke oprettes eller ødelægges, kun overføres eller transformeres.

* Forholdet mellem arbejde og intern energi er vigtigt i mange tekniske applikationer. For eksempel er forståelse af, hvordan arbejde påvirker intern energi, afgørende for at designe motorer, kraftværker og andre termodynamiske systemer.

Eksempel:

Lad os sige, at du komprimerer en gas ved hjælp af et stempel. Du arbejder på systemet og øger dens interne energi. Denne stigning i interne energi manifesterer sig som en stigning i gasens temperatur.

Kortfattet: Mekanisk arbejde påvirker direkte den interne energi i et system. Arbejdet udført af systemet mindsker intern energi, mens arbejdet udført på systemet øger den intern energi. Dette forhold er et grundlæggende princip inden for termodynamik.