Πρώτος θερμοδυναμικός νόμος

Ιστορία

Ο Τζέιμς Πρέσκοτ Τζουλ ήταν ο πρώτος που διαπίστωσε με πειράματα ότι η θερμότητα και το έργο είναι μετατρέψιμα.

Η πρώτη ρητή δήλωση του πρώτου θερμοδυναμικού νόμου έγινε από τον Ρούντολφ Κλάους το 1850: "Υπάρχει μια καταστατική συνάρτηση Ε, που ονομάζεται "ενέργεια", της οποίας το διαφορικό ισούται με το έργο που ανταλλάσσεται με το περιβάλλον κατά τη διάρκεια μιας αδιαβατικής διεργασίας".

Θερμοδυναμική και Μηχανική

Στη θερμοδυναμική και τη μηχανική, είναι φυσικό να θεωρούμε το σύστημα ως μια θερμική μηχανή που επιτελεί έργο στο περιβάλλον και να δηλώνουμε ότι η συνολική ενέργεια που προστίθεται με τη θέρμανση είναι ίση με το άθροισμα της αύξησης της εσωτερικής ενέργειας συν το έργο που επιτελεί το σύστημα. Συνεπώς δ W {\displaystyle \delta W} είναι το ποσό της ενέργειας που χάνεται από το σύστημα λόγω του έργου που επιτελεί το σύστημα στο περιβάλλον του. Κατά τη διάρκεια του τμήματος του θερμοδυναμικούκύκλου όπου ο κινητήρας εκτελεί έργο, το δ W {\displaystyle \delta W} είναι θετικό, αλλά πάντα θα υπάρχει ένα τμήμα του κύκλου όπου το δ W {\displaystyle \delta W} είναι αρνητικό, π.χ. όταν το αέριο εργασίας συμπιέζεται. Όταν το δ W {\displaystyle \delta W} αντιπροσωπεύει το έργο που επιτελείται από το σύστημα, ο πρώτος νόμος γράφεται:

d U = δ Q - δ W {\displaystyle \mathrm {d} U=\delta Q-\delta W\,}

Οι άνθρωποι διαφωνούν αν η ενέργεια είναι θετικός ή αρνητικός αριθμός. Έτσι, δ Q {\displaystyle \delta Q} είναι η ροή θερμότητας από το σύστημα και δ W {\displaystyle \delta W} είναι το έργο στο σύστημα:

d U = - δ Q + δ W {\displaystyle \mathrm {d} U=-\delta Q+\delta W\,}

Εξαιτίας αυτής της ασάφειας, είναι πολύ σημαντικό σε κάθε συζήτηση που αφορά τον πρώτο νόμο να καθορίζεται ρητά η σύμβαση των σημείων που χρησιμοποιείται.

dU = η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας

Q = θερμότητα

W = εργασία

Σχετικές σελίδες

• Δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής