Intern energi i termodynamik

Det Intern energi er den termodynamiske størrelse, der er lig med summen af ​​alle energierne i et system, såsom kinetik og potentiale. Det har været repræsenteret som Eog undertiden som U.

E = Ec + Ep + ...

Det er den, der definerer Første lov om termodynamik. Denne lov fastlægger energibesparelseMed andre ord er det hverken skabt eller ødelagt. Med andre ord er denne lov formuleret ved at sige, at for en given mængde af en form for forsvindende energi, vil en anden form for den vises i lige meget til det manglende beløb.

At være en enhed af energi, måles i Joule (J) enhederifølge det internationale enhedssystem.

Den første lov om termodynamik forklares med nogle mængde varme "q" tilføjet til systemet. Denne mængde vil give anledning til en stigning i systemets indre energi og vil også udføre noget eksternt arbejde "w" som en konsekvens af nævnte varmeabsorption.

ΔE + w = ​​q

ΔE = q - w

Hvis vi erklærer som ΔE stigningen i systemets indre energi og “w” det arbejde, systemet udfører på konturen, så har vi den foregående formel.

Ligningen udgør den matematiske etablering af den første lov om termodynamik. Da den indre energi kun afhænger af et systems tilstand, så ændres ΔE selv, involveret i passage af en tilstand, hvor den indre energi er E₁ til en anden, hvor er E₂ skal gives af:

ΔE = E₂ - E₁

AE afhænger således kun af systemets indledende og endelige tilstand og på ingen måde af den måde, hvorpå en sådan ændring er foretaget.

Disse overvejelser gælder ikke for "w" og "q", fordi størrelsen af ​​disse afhænger af den måde, hvorpå arbejdet udføres i passagen fra den oprindelige tilstand til den endelige tilstand.

Symbolet "w" repræsenterer det samlede arbejde udført af et system. I en galvanisk celle kan w for eksempel inkludere den leverede elforsyning plus, hvis der er en ændring volumen, enhver energi, der bruges til at bevirke ekspansion eller sammentrækning mod et modsat tryk "P".

Ændringen i volumen ses f.eks. Bedst i stemplet i en forbrændingsmotor. Arbejdet udført af systemet mod et modsat tryk "p", som er det eksterne, og med en ændring i volumen fra V₁ op til V₂, er beskrevet med formlen:

w = pΔV

Hvis det eneste arbejde, der udføres af systemet, er af denne art, er substitutionen af ​​denne ligning i den første lov om termodynamik:

ΔE = q - w -> ΔE = q - pΔV

Ligningerne i den første lov om termodynamik er helt generelle og gælder for beregningen af ​​ændringen af ​​intern energi ΔE, arbejde w, varme q. Imidlertid kan disse ligninger tage særlige former under særlige forhold.

1.- Når Volumen er konstant: hvis lydstyrken ikke varierer, så er ΔV = 0, og arbejdet w vil være 0. Derfor betragtes det kun:

ΔE = q

2.- Når oppositionstryk p er nul: En proces af denne type kaldes gratis udvidelse. Derfor, hvis p = 0, vil w blive beregnet som w = 0. Igen:

ΔE = q

Størrelserne q, w og ΔE er eksperimentelt målbare, men størrelsen af ​​E som sådan er ikke; Denne sidste kendsgerning er ikke en hindring i termodynamik, da vi primært er interesseret i ændringer af E (ΔE) og ikke i de absolutte værdier.

Eksempler på intern energi

1.- Brug den første lov om termodynamik til at beregne ændringen i intern energi i et system, hvortil der er tilføjet en varme på 1500 Joule, og det er lykkedes at udføre et værk på 400 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 1500 J - 400 J

ΔE = 1100 J

Der var en stigning i intern energi

2. - Brug den første lov om termodynamik til at beregne ændringen i intern energi i et system, hvortil en varme på 2300 Joule er blevet tilføjet, og det er lykkedes at udføre et værk på 1350 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 2300 J - 1350 J

ΔE = 950 J

Der var en stigning i intern energi

3.- Brug den første termodynamiske lov til at beregne ændringen i intern energi i et system, hvortil en varme på 6100 Joule er blevet tilføjet, og det er lykkedes at udføre et værk på 940 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 6100 J - 940 J

ΔE = 5160 J

Der var en stigning i intern energi

4. - Brug den første lov om termodynamik til at beregne ændringen i intern energi i et system, hvortil der er tilføjet en varme på 150 Joule, og det er lykkedes at udføre et arbejde på 30 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 150 J - 30 J

ΔE = 120 J

Der var en stigning i intern energi

5.- Brug den første lov om termodynamik til at beregne ændringen i intern energi i et system, hvortil en varme på 3400 Joule er blevet tilføjet, og det er lykkedes at udføre et værk på 1960 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 3400 J - 1960 J

AE = 1440 J

Der var en stigning i intern energi

6. - Brug den første lov om termodynamik til at beregne ændringen i intern energi i et system, hvortil der er tilføjet en varme på 1500 Joule, og det er lykkedes at udføre et værk på 2400 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 1500 J - 2400 J

ΔE = -900 J

Der var et fald i intern energi

7. - Brug den første lov om termodynamik til at beregne ændringen i intern energi i et system, hvortil en varme på 9600 Joule er blevet tilføjet, og det er lykkedes at udføre et værk på 14000 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 9600 J - 14000 J

ΔE = -4400 J

Der var et fald i intern energi

8. - Brug den første lov om termodynamik til at beregne ændringen i intern energi i et system, hvortil en varme på 2800 Joule er blevet tilføjet, og det er lykkedes at udføre et arbejde på 3600 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 2800 J - 3600 J

ΔE = -800 J

Der var et fald i intern energi

9.- Brug den første lov om termodynamik til at beregne ændringen i intern energi i et system, hvortil en varme på 1900 Joule er blevet tilføjet, og det er lykkedes at udføre et værk på 2100 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 1900 J - 2100 J

ΔE = -200 J

Der var et fald i intern energi

10. - Brug den første lov om termodynamik til at beregne ændringen i intern energi i et system, hvortil der er tilføjet en varme på 200 Joule, og det er lykkedes at udføre et værk på 400 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 200 J - 400 J

ΔE = -200 J

Der var et fald i intern energi