Energi Internal Dalam Termodinamika

Itu Energi dalam adalah besaran termodinamika yang sama dengan jumlah semua energi suatu sistem, seperti kinetika dan potensial. Telah direpresentasikan sebagai E, dan kadang-kadang sebagai U.

E = Ec + Ep +…

Ini adalah salah satu yang mendefinisikan Hukum Pertama Termodinamika. Undang-undang ini menetapkan konservasi EnergiDengan kata lain, itu tidak diciptakan atau dihancurkan. Dengan kata lain, hukum ini dirumuskan dengan mengatakan bahwa untuk jumlah tertentu dari suatu bentuk energi yang hilang, bentuk lain darinya akan muncul dalam jumlah yang sama ke jumlah yang hilang.

Menjadi satu kesatuan Energi, diukur dalam satuan Joule (J), menurut Sistem Satuan Internasional.

Hukum Pertama Termodinamika dijelaskan dengan beberapa: jumlah panas "q" yang ditambahkan ke sistem. Besaran ini akan menimbulkan peningkatan energi internal sistem, dan juga akan melakukan kerja eksternal "w" sebagai akibat dari penyerapan panas tersebut.

E + w = ​​q

E = q - w

Jika kita nyatakan sebagai E kenaikan Energi Dalam sistem dan “w” kerja yang dilakukan oleh sistem pada kontur, maka kita akan memiliki rumus sebelumnya.

Persamaan tersebut merupakan pembentukan matematis dari Hukum Pertama Termodinamika. Karena energi internal hanya bergantung pada keadaan sistem, maka perubahan E itu sendiri, terlibat dalam perjalanan keadaan di mana energi internal adalah E₁ ke tempat lain di mana E₂ harus diberikan oleh:

E = E₂ - E₁

E dengan demikian hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir sistem dan sama sekali tidak bergantung pada cara perubahan tersebut dibuat.

Pertimbangan ini tidak berlaku untuk "w" dan "q", karena besarnya ini tergantung pada cara kerja dilakukan dalam perjalanan dari keadaan awal ke keadaan akhir.

Simbol "w" mewakili total kerja yang dilakukan oleh suatu sistem. Pada sel galvani misalnya w dapat mencantumkan Daya Listrik yang diberikan, ditambah jika ada perubahan volume, energi apa pun yang digunakan untuk mempengaruhi ekspansi atau kontraksi melawan tekanan yang berlawanan "P".

Perubahan volume paling baik terlihat pada piston mesin pembakaran internal, misalnya. Usaha yang dilakukan oleh sistem terhadap tekanan berlawanan "p", yang merupakan tekanan eksternal, dan dengan perubahan Volume dari V₁ sampai V₂, dijelaskan dengan rumus:

w = pΔV

Jika satu-satunya usaha yang dilakukan oleh sistem adalah seperti ini, maka substitusi persamaan ini dalam Hukum Pertama Termodinamika adalah:

E = q - w -> E = q - pΔV

Persamaan Hukum Pertama Termodinamika sangat umum dan berlaku untuk perhitungan Perubahan Energi Dalam E, Kerja w, Panas q. Namun, dalam kondisi khusus persamaan ini dapat mengambil bentuk tertentu.

1.- Ketika Volume adalah Konstan: jika volumenya tidak berubah, maka V = 0, dan usaha w akan menjadi 0. Oleh karena itu, hanya dianggap:

E = q

2.- Ketika tekanan oposisi p adalah nol: Proses jenis ini disebut Ekspansi Gratis. Oleh karena itu, jika p = 0, maka w akan dihitung sebagai w = 0. Lagi:

E = q

Kuantitas q, w dan E dapat diukur secara eksperimen, tetapi besaran E seperti itu tidak; fakta terakhir ini bukanlah halangan dalam Termodinamika, karena kami tertarik terutama pada perubahan E (ΔE), dan bukan pada nilai absolut.

Contoh energi dalam

1.- Dengan menggunakan Hukum Pertama Termodinamika, hitung perubahan Energi internal suatu sistem yang telah ditambahkan kalor sebesar 1500 Joule, dan telah berhasil melakukan usaha sebesar 400 Joule.

E = q - w

E = 1500 J - 400 J

E = 1100 J

Ada peningkatan energi internal

2.- Dengan menggunakan Hukum Pertama Termodinamika, hitunglah perubahan Energi internal suatu sistem yang telah ditambahkan kalor sebesar 2300 Joule, dan telah berhasil melakukan usaha sebesar 1350 Joule.

E = q - w

E = 2300 J - 1350 J

E = 950 J

Ada peningkatan energi internal

3.- Dengan menggunakan Hukum Pertama Termodinamika, hitung perubahan Energi internal suatu sistem yang telah ditambahkan kalor sebesar 6100 Joule, dan telah berhasil melakukan usaha sebesar 940 Joule.

E = q - w

E = 6100 J - 940 J

E = 5160 J

Ada peningkatan energi internal

4.- Dengan menggunakan Hukum Pertama Termodinamika, hitunglah perubahan Energi internal suatu sistem yang telah ditambahkan kalor sebesar 150 Joule, dan telah berhasil melakukan usaha sebesar 30 Joule.

E = q - w

E = 150 J - 30 J

E = 120 J

Ada peningkatan energi internal

5.- Dengan menggunakan Hukum Pertama Termodinamika, hitunglah perubahan energi dalam suatu sistem yang telah ditambahkan kalor sebesar 3400 Joule, dan telah berhasil melakukan usaha sebesar 1960 Joule.

E = q - w

E = 3400 J - 1960 J

E = 1440 J

Ada peningkatan energi internal

6.- Dengan menggunakan Hukum Pertama Termodinamika, hitunglah perubahan energi dalam suatu sistem yang telah ditambahkan kalor sebesar 1500 Joule, dan telah berhasil melakukan kerja sebesar 2400 Joule.

E = q - w

E = 1500 J - 2400 J

E = -900 J

Ada penurunan energi internal

7.- Dengan menggunakan Hukum Pertama Termodinamika, hitunglah perubahan Energi internal suatu sistem yang telah ditambahkan kalor sebesar 9600 Joule, dan telah berhasil melakukan usaha sebesar 14000 Joule.

E = q - w

E = 9600 J - 14000 J

E = -4400 J

Ada penurunan energi internal

8.- Dengan menggunakan Hukum Pertama Termodinamika, hitunglah perubahan Energi internal suatu sistem yang telah ditambahkan kalor sebesar 2800 Joule, dan telah berhasil melakukan usaha sebesar 3600 Joule.

E = q - w

E = 2800 J - 3600 J

E = -800 J

Ada penurunan energi internal

9.- Dengan menggunakan Hukum Pertama Termodinamika, hitung perubahan Energi internal suatu sistem yang telah ditambahkan kalor sebesar 1900 Joule, dan telah berhasil melakukan kerja sebesar 2100 Joule.

E = q - w

E = 1900 J - 2100 J

E = -200 J

Ada penurunan energi internal

10.- Dengan menggunakan Hukum Pertama Termodinamika, hitunglah perubahan Energi internal suatu sistem yang telah ditambahkan kalor sebesar 200 Joule, dan telah berhasil melakukan usaha sebesar 400 Joule.

E = q - w

E = 200 J - 400 J

E = -200 J

Ada penurunan energi internal