Intern energi i termodynamikk

De Indre energi er den termodynamiske størrelsen som er lik summen av alle energiene i et system, som kinetikk og potensial. Det har vært representert som E, og noen ganger som U.

E = Ec + Ep + ...

Det er den som definerer Første lov om termodynamikk. Denne loven etablerer Energi konserveringMed andre ord er det verken skapt eller ødelagt. Med andre ord er denne loven formulert ved å si at for en gitt mengde av en form for forsvinnende energi, vil en annen form for den vises i like stor mengde til det manglende beløpet.

Å være en enhet av energi, måles i Joule (J) enheter, ifølge det internasjonale systemet for enheter.

Den første loven om termodynamikk er forklart med noen mengden varme "q" lagt til systemet. Denne mengden vil gi opphav til en økning i systemets indre energi, og vil også gjøre noe eksternt arbeid "w" som en konsekvens av nevnte varmeabsorpsjon.

ΔE + w = ​​q

ΔE = q - w

Hvis vi erklærer som ΔE økningen i indre energi i systemet og “w” arbeidet som systemet utfører på konturen, vil vi ha den forrige formelen.

Ligningen utgjør den matematiske etableringen av den første loven om termodynamikk. Ettersom den indre energien bare avhenger av tilstanden til et system, så er endringen av AE selv involvert i passering av en tilstand der den indre energien er E₁ til en annen hvor er E₂ må gis av:

ΔE = E₂ - E₁

ΔE avhenger således bare av systemets innledende og endelige tilstand og på ingen måte av måten en slik endring er gjort på.

Disse betraktningene gjelder ikke "w" og "q", fordi størrelsen på disse avhenger av måten arbeidet blir utført i overgangen fra den opprinnelige tilstanden til den endelige tilstanden.

Symbolet "w" representerer det totale arbeidet som gjøres av et system. I en galvanisk celle, for eksempel, kan w inkludere strømforsyningen som følger med, pluss hvis det er en endring volum, hvilken som helst energi som brukes til å forårsake utvidelse eller sammentrekning mot et motsatt trykk "P".

Volumendringen ses for eksempel best i stempelet til en forbrenningsmotor. Arbeidet utført av systemet mot et motsatt trykk "p", som er det ytre, og med en endring i volum fra V₁ opp til V₂, er beskrevet med formelen:

w = pΔV

Hvis det eneste arbeidet som gjøres av systemet er av denne karakteren, er erstatningen av denne ligningen i den første loven om termodynamikk:

ΔE = q - w -> ΔE = q - pΔV

Ligningene til den første loven om termodynamikk er helt generelle og gjelder beregningen av endringen av intern energi ΔE, arbeid w, varme q. Imidlertid kan disse ligningene ha spesielle former under spesielle forhold.

1.- Når Volumet er konstant: Hvis volumet ikke varierer, vil ΔV = 0, og arbeidet w vil være 0. Derfor blir det bare vurdert:

ΔE = q

2.- Når opposisjonstrykk p er null: En prosess av denne typen kalles gratis utvidelse. Derfor, hvis p = 0, vil w bli beregnet som w = 0. En gang til:

ΔE = q

Mengdene q, w og ΔE er eksperimentelt målbare, men størrelsen på E som sådan er ikke; dette siste faktum er ikke et hinder i termodynamikken, siden vi hovedsakelig er interessert i endringene av E (ΔE), og ikke i de absolutte verdiene.

Eksempler på intern energi

1. - Bruk den første loven om termodynamikk til å beregne endringen i intern energi til et system som en varme på 1500 Joule er tilsatt, og har klart å utføre et verk på 400 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 1500 J - 400 J

ΔE = 1100 J

Det var en økning i intern energi

2. - Bruk den første loven om termodynamikk til å beregne endringen i intern energi til et system som en varme på 2300 Joule er tilsatt, og har klart å utføre et verk på 1350 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 2300 J - 1350 J

ΔE = 950 J

Det var en økning i intern energi

3.- Bruk den første loven om termodynamikk til å beregne endringen i intern energi til et system som en varme på 6100 Joule er tilsatt, og har klart å utføre et verk på 940 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 6100 J - 940 J

ΔE = 5160 J

Det var en økning i intern energi

4.- Bruk den første loven om termodynamikk til å beregne endringen i intern energi til et system som det er tilsatt en varme på 150 Joule, og har klart å gjøre et arbeid på 30 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 150 J - 30 J

ΔE = 120 J

Det var en økning i intern energi

5.- Bruk den første loven om termodynamikk til å beregne endringen i intern energi til et system som en varme på 3400 Joule er tilsatt, og har klart å utføre et verk på 1960 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 3400 J - 1960 J

ΔE = 1440 J

Det var en økning i intern energi

6. - Bruk den første loven om termodynamikk til å beregne endringen i intern energi til et system som det er tilsatt en varme på 1500 Joule, og har klart å utføre et arbeid på 2400 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 1500 J - 2400 J

ΔE = -900 J

Det var en reduksjon i intern energi

7.- Bruk den første loven om termodynamikk til å beregne endringen i intern energi til et system som det er tilsatt en varme på 9600 Joule, og har klart å utføre et verk på 14000 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 9600 J - 14000 J

ΔE = -4400 J

Det var en reduksjon i intern energi

8.- Bruk den første loven om termodynamikk til å beregne endringen i intern energi til et system som en varme på 2800 Joule er tilsatt, og har klart å utføre et verk på 3600 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 2800 J - 3600 J

ΔE = -800 J

Det var en reduksjon i intern energi

9.- Bruk den første loven om termodynamikk til å beregne endringen i indre energi til et system som en varme på 1900 Joule er tilsatt, og har klart å utføre et verk på 2100 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 1900 J - 2100 J

ΔE = -200 J

Det var en reduksjon i intern energi

10.- Bruk den første loven om termodynamikk til å beregne endringen i intern energi til et system som en varme på 200 Joule er tilsatt, og har klart å utføre et verk på 400 Joule.

ΔE = q - w

ΔE = 200 J - 400 J

ΔE = -200 J

Det var en reduksjon i intern energi