ऊष्मप्रवैगिकी में आंतरिक ऊर्जा

भौतिक विज्ञान / by admin / July 04, 2021

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आंतरिक ऊर्जा थर्मोडायनामिक मात्रा है जो के बराबर है एक प्रणाली की सभी ऊर्जाओं का योग, जैसे कैनेटीक्स और क्षमता। यह किया गया है E. के रूप में दर्शाया गया है, और कभी-कभी यू.

ई = ईसी + ईपी +…

यह वह है जो परिभाषित करता है ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम. यह कानून स्थापित करता है ऊर्जा सरंक्षणदूसरे शब्दों में, यह न तो उत्पन्न होता है और न ही नष्ट होता है। दूसरे शब्दों में, यह नियम यह कहकर तैयार किया जाता है कि के रूप की दी गई मात्रा के लिए लुप्त होती ऊर्जा, उसका दूसरा रूप समान मात्रा में प्रकट होगा लापता राशि के लिए।

ऊर्जा की एक इकाई होने के नाते, जूल (जे) इकाइयों में मापा जाता है, इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स के अनुसार।

ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम कुछ के साथ समझाया गया है सिस्टम में जोड़ी गई गर्मी "क्यू" की मात्रा. यह मात्रा प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा में वृद्धि को जन्म देगी, और उक्त ऊष्मा अवशोषण के परिणामस्वरूप कुछ बाहरी कार्य "w" भी करेगी।

ई + डब्ल्यू = क्यू

Δई = क्यू - डब्ल्यू

यदि हम सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा में E वृद्धि और समोच्च पर सिस्टम द्वारा किए गए कार्य को "w" घोषित करते हैं, तो हमारे पास पिछला सूत्र होगा।

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समीकरण थर्मोडायनामिक्स के पहले नियम की गणितीय स्थापना का गठन करता है। चूंकि आंतरिक ऊर्जा केवल एक प्रणाली की स्थिति पर निर्भर करती है, तो ΔE का परिवर्तन, उस राज्य के पारित होने में शामिल होता है जहां आंतरिक ऊर्जा E होती है₁ दूसरे के लिए E. कहाँ है₂ द्वारा दिया जाना चाहिए:

ई = ई₂ - इ₁

E इस प्रकार केवल प्रणाली की प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं पर निर्भर करता है और किसी भी तरह से उस तरीके पर निर्भर नहीं करता है जिसमें ऐसा परिवर्तन किया गया है।

ये विचार "w" और "q" पर लागू नहीं होते हैं, क्योंकि इनका परिमाण इस बात पर निर्भर करता है कि प्रारंभिक अवस्था से अंतिम अवस्था तक जाने में कार्य कैसे किया जाता है।

प्रतीक "w" एक प्रणाली द्वारा किए गए कुल कार्य का प्रतिनिधित्व करता है। एक गैल्वेनिक सेल में, उदाहरण के लिए, w प्रदान की गई विद्युत शक्ति को शामिल कर सकता है, साथ ही, यदि कोई परिवर्तन होता है आयतन, किसी विरोधी दबाव के खिलाफ विस्तार या संकुचन को प्रभावित करने के लिए उपयोग की जाने वाली कोई भी ऊर्जा "पी"।

उदाहरण के लिए, आंतरिक दहन इंजन के पिस्टन में आयतन में परिवर्तन सबसे अच्छा देखा जाता है। एक विरोधी दबाव "पी" के खिलाफ सिस्टम द्वारा किया गया कार्य, जो बाहरी है, और वॉल्यूम में V. से परिवर्तन के साथ₁ V. तक₂, सूत्र के साथ वर्णित है:

डब्ल्यू = पीΔवी

ऑटोमोटिव पिस्टन पर दबाव-मात्रा कार्य Work

यदि निकाय द्वारा किया गया एकमात्र कार्य इस प्रकृति का है, तो ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम में इस समीकरण का प्रतिस्थापन है:

ΔE = q - w -> ΔE = q - pΔV

ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम के समीकरण पूरी तरह से सामान्य हैं और आंतरिक ऊर्जा परिवर्तन ΔE, कार्य w, ऊष्मा q की गणना पर लागू होते हैं। हालाँकि, विशेष परिस्थितियों में ये समीकरण विशेष रूप ले सकते हैं।

1.- जब आयतन स्थिर है: यदि आयतन में परिवर्तन नहीं होता है, तो ΔV = 0, और कार्य w 0 होगा। इसलिए, इसे केवल माना जाता है:

ई = क्यू

2.- जब विपक्षी दबाव पी शून्य है: इस प्रकार की एक प्रक्रिया को फ्री एक्सपेंशन कहा जाता है। इसलिए, यदि p = 0 है, तो w की गणना w = 0 के रूप में की जाएगी। फिर व:

ई = क्यू

मात्रा q, w और ΔE प्रयोगात्मक रूप से मापने योग्य हैं, लेकिन E के परिमाण इस प्रकार नहीं हैं; यह अंतिम तथ्य ऊष्मप्रवैगिकी में कोई बाधा नहीं है, क्योंकि हम मुख्य रूप से ई (ΔE) के परिवर्तनों में रुचि रखते हैं, न कि निरपेक्ष मूल्यों में।

आंतरिक ऊर्जा के उदाहरण

1.- ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम का प्रयोग करते हुए उस निकाय की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन की गणना कीजिए जिसमें 1500 जूल की ऊष्मा जोड़ी गई है और 400 जूल का कार्य करने में सफल रहा है।

Δई = क्यू - डब्ल्यू

ई = 1500 जे - 400 जे

ई = 1100 जे