Termodinamikte İç Enerji

İçsel enerji eşit olan termodinamik miktardır. bir sistemin tüm enerjilerinin toplamıkinetik ve potansiyel gibi. Olmuştur E olarak temsil edilir, ve bazen U.

E = Ec + Ep +…

Tanımlayan odur Termodinamiğin Birinci Yasası. Bu yasa, enerji tasarrufuBaşka bir deyişle, ne yaratılır ne de yok edilir. Başka bir deyişle, bu yasa, belirli bir miktar için bir form formunun olduğunu söyleyerek formüle edilir. kaybolan enerji, başka bir formu eşit miktarda ortaya çıkacaktır. eksik miktara.

Enerji birimi olmak, Joule (J) birimlerinde ölçülür, Uluslararası Birimler Sistemine göre.

Termodinamiğin Birinci Yasası bazı maddelerle açıklanmıştır. sisteme eklenen ısı miktarı "q". Bu miktar, sistemin iç enerjisinde bir artışa neden olacak ve aynı zamanda söz konusu ısı absorpsiyonunun bir sonucu olarak bir miktar dış "w" işi yapacaktır.

ΔE + w = ​​​​q

ΔE = q - w

Sistemin İç Enerjisindeki artışı ΔE ve sistemin kontur üzerinde yaptığı işi “w” olarak bildirirsek, önceki formüle sahip oluruz.

Denklem Termodinamiğin Birinci Yasasının matematiksel kuruluşunu oluşturur. İç enerji yalnızca bir sistemin durumuna bağlı olduğundan, sistemin değişimi ΔE, iç enerjinin E olduğu bir durumun geçişinde yer alır.

₁ başka bir yere E nerede₂ tarafından verilmelidir:

ΔE = E₂ -E₁

Bu nedenle ΔE yalnızca sistemin ilk ve son durumlarına bağlıdır ve hiçbir şekilde böyle bir değişikliğin yapılma şekline bağlı değildir.

Bu düşünceler "w" ve "q" için geçerli değildir, çünkü bunların büyüklüğü, ilk durumdan son duruma geçişte işin yapılma şekline bağlıdır.

"w" sembolü, bir sistem tarafından yapılan toplam işi temsil eder. Örneğin bir galvanik hücrede, sağlanan Elektrik Gücünü artı bir değişiklik varsa w içerebilir. hacim, karşıt bir basınca karşı genleşmeyi veya büzülmeyi etkilemek için kullanılan herhangi bir enerji "P".

Hacimdeki değişim, örneğin bir içten yanmalı motorun pistonunda en iyi şekilde görülür. Dış basınç olan "p" karşıt basıncına karşı ve V'den Hacim değişimi ile sistemin yaptığı iş₁ V'ye kadar₂, şu formülle tanımlanır:

w = pΔV

Sistem tarafından yapılan tek iş bu nitelikteyse, bu denklemin Termodinamiğin Birinci Yasası'ndaki yerine geçmesi:

ΔE = q - w -> ΔE = q - pΔV

Termodinamiğin Birinci Yasasının denklemleri tamamen geneldir ve İç Enerji Değişimi ΔE, İş w, Isı q hesaplaması için geçerlidir. Ancak, özel koşullar altında bu denklemler belirli biçimler alabilir.

1.- Ne zaman Hacim Sabit: hacim değişmiyorsa, ΔV = 0 ve w işi 0 olacaktır. Bu nedenle, sadece kabul edilir:

ΔE = q

2.- Ne zaman karşıt basınç p sıfırdır: Bu tür bir işleme Serbest Genişletme denir. Bu nedenle, eğer p = 0 ise, w, w = 0 olarak hesaplanacaktır. Tekrar:

ΔE = q

q, w ve ΔE nicelikleri deneysel olarak ölçülebilir, ancak E'nin büyüklükleri böyle değildir; Bu son gerçek Termodinamikte bir engel değildir, çünkü biz esas olarak mutlak değerlerle değil E (ΔE) değişimleriyle ilgileniyoruz.

İç enerji örnekleri

1.- Termodinamiğin Birinci Yasasını kullanarak, 1500 Jul'luk bir ısı eklenmiş ve 400 Jul'luk bir iş yapmayı başarmış bir sistemin iç Enerjisindeki değişimi hesaplayınız.

ΔE = q - w

ΔE = 1500 J - 400 J

AE = 1100 J

İç enerjide bir artış oldu

2.- Termodinamiğin Birinci Yasasını kullanarak, 2300 Jul'luk bir ısı eklenmiş ve 1350 Jul'luk bir iş yapmayı başarmış bir sistemin iç enerjisindeki değişimi hesaplayınız.

ΔE = q - w

AE = 2300 J - 1350 J

AE = 950 J

İç enerjide bir artış oldu

3.- Termodinamiğin Birinci Yasasını kullanarak, 6100 Jul'luk bir ısı eklenmiş ve 940 Jul'luk bir iş yapmayı başarmış bir sistemin iç Enerjisindeki değişimi hesaplayınız.

ΔE = q - w

AE = 6100 J - 940 J

AE = 5160 J

İç enerjide bir artış oldu

4.- Termodinamiğin Birinci Yasasını kullanarak, 150 Joule ısı eklenmiş ve 30 Joule iş yapmayı başarmış bir sistemin iç Enerjisindeki değişimi hesaplayınız.

ΔE = q - w

AE = 150 J - 30 J

AE = 120 J

İç enerjide bir artış oldu

5.- Termodinamiğin Birinci Yasasını kullanarak, 3400 Joule ısı eklenmiş ve 1960 Jul'luk bir iş yapmayı başarmış bir sistemin iç enerjisindeki değişimi hesaplayınız.

ΔE = q - w

ΔE = 3400 J - 1960 J

AE = 1440 J

İç enerjide bir artış oldu

6.- Termodinamiğin Birinci Yasasını kullanarak, 1500 Jul'luk bir ısı eklenmiş ve 2400 Jul'luk bir iş yapmayı başarmış bir sistemin iç Enerjisindeki değişimi hesaplayınız.

ΔE = q - w

ΔE = 1500 J - 2400 J

AE = -900 J

İç enerjide bir azalma oldu

7.- Termodinamiğin Birinci Yasasını kullanarak, 9600 Jul'luk bir ısı eklenmiş ve 14000 Jul'luk bir iş yapmayı başarmış bir sistemin iç Enerjisindeki değişimi hesaplayınız.

ΔE = q - w

ΔE = 9600 J - 14000 J

AE = -4400 J

İç enerjide bir azalma oldu

8.- Termodinamiğin Birinci Yasasını kullanarak, 2800 Jul'luk bir ısı eklenmiş ve 3600 Jul'luk bir iş yapmayı başarmış bir sistemin iç Enerjisindeki değişimi hesaplayınız.

ΔE = q - w

ΔE = 2800 J - 3600 J

AE = -800 J

İç enerjide bir azalma oldu

9.- Termodinamiğin Birinci Yasasını kullanarak, 1900 Jul'luk bir ısı eklenmiş ve 2100 Jul'luk bir iş yapmayı başarmış bir sistemin iç Enerjisindeki değişimi hesaplayınız.

ΔE = q - w

AE = 1900 J - 2100 J

AE = -200 J

İç enerjide bir azalma oldu

10.- Termodinamiğin Birinci Yasasını kullanarak 200 Joule ısı eklenmiş ve 400 Joule iş yapmayı başarmış bir sistemin iç Enerjisindeki değişimi hesaplayınız.

ΔE = q - w

AE = 200 J - 400 J

AE = -200 J

İç enerjide bir azalma oldu