Hvad er forholdet mellem varme, der tilføjes til et system og internt energi eksternt arbejde udført af system-?

Ændringen i et lukket systems interne energi er lig med den varme, der tilføjes systemet minus det arbejde, der udføres af systemet.

Matematisk kan dette udtrykkes som:

ΔU =q - w

Hvor:

* ΔU er ændringen i systemets intern energi

* q tilføjes varmen til systemet

* w Er arbejdet udført af systemet

Forklaring:

* intern energi (U) er den samlede energi, som molekylerne besidder i et system, herunder kinetisk energi (på grund af bevægelse) og potentiel energi (på grund af position og interaktion).

* varme (q) er overførslen af ​​termisk energi mellem genstande ved forskellige temperaturer.

* arbejde (W) er energien, der overføres, når en kraft forårsager en forskydning. I et termodynamisk system udføres arbejde ofte ved at udvide mod et tryk, såsom når en gas skubber et stempel.

Nøglepunkter:

* positivt Q: Varme tilsat til systemet øger sin interne energi.

* negativt Q: Varme fjernet fra systemet mindsker sin interne energi.

* positiv W: Arbejdet udført af systemet mindsker sin interne energi.

* negativ W: Arbejdet på systemet øger sin interne energi.

Eksempler:

* Opvarmning af en gas i en beholder: Hvis du tilsætter varme til en gas i en stiv beholder, vil gasens indre energi stige (ΔU> 0). Da beholderen er stiv, udføres der ikke noget arbejde (W =0).

* Udvidelse af gas i et stempel: Hvis du tillader en gas at udvide mod et stempel, fungerer gassen på stemplet (W> 0). Hvis der ikke tilsættes nogen varme (q =0), falder gasens indre energi (ΔU <0).

Kortfattet:

Den første lov om termodynamik fremhæver bevarelsen af ​​energiprincippet. Energi kan ikke oprettes eller ødelægges, men den kan overføres mellem forskellige former, såsom varme og arbejde. At forstå dette forhold er afgørende inden for forskellige områder, herunder teknik, kemi og fysik.