Termodynamika - wstęp

Teoria kinetyczno - cząsteczkowa
..Ruchy Browna
..Dyfuzja
Temperatura
Energia wewnętrzna
Ciepło
Praca w termodynamice
I zasada termodynamiki

Ogrzewanie i chłodzenie
Ogrzewanie i chłodzenie bez zmiany stanu skupienia
Ciepło właściwe

Stany skupienia
Zmiany stanów skupienia
Energia parowania
Energia topnienia
Temperatura przejścia fazowego
Wrzenie

Bilans cieplny
..Bil. c. - przykład rachunku

 Cykl Carnota

Uzupełnienia:
Warunki normalne 
Stałe fizyczne
Stałe matematyczne
Układ SI

Termodynamik spis stron.htm

Pierwsza zasada termodynamiki

Pierwsza zasada termodynamiki precyzuje zależność zmiany energii wewnętrznej od dostarczonego ciepła i pracy. 

Wzór I zasady termodynamiki

Pierwsza zasada termodynamiki wyraża się następującym wzorem:

∆U = Q + W

∆U - zmiana energii wewnętrznej ciała/układu - jednostka w układzie SI: dżul J
Q - ciepło dostarczone do ciała/układu - jednostka w układzie SI: dżul J
W - praca wykonana nad ciałem/układem - jednostka w układzie SI: dżul J

Treść tego wzoru (a więc i I zasady termodynamiki) można przedstawić w postaci sformułowania:

Zmiana energii wewnętrznej ciała, lub układu ciał jest równa sumie dostarczonego ciepła i pracy wykonanej nad ciałem /układem ciał.

Umowa dotycząca znaku 

Aby prawidłowo obliczać zmianę energii wewnętrznej należy trzymać się następującej konwencji dotyczącej znaku pracy, lub ciepła:

	Jeśli praca lub ciepło są dostarczane do ciała (układu ciał), to są one liczone ze znakiem plus - są dodatnie.
	Jeżeli są odbierane od ciała (układu ciał) , czyli jeśli to ciało/układ wykonuje jakąś pracę, to odpowiednie wartości będą ujemne.

Przykłady:

1. Proste zastosowanie wzoru

Podczas prasowania żelazko podgrzało tkaninę energią 200 J, a w wyniku tarcia została do niego dodatkowo dostarczona energia 10 J (zakładamy, że nie było ubytków ciepła). W rezultacie energia wewnętrzna tkaniny wzrosła o:

∆U = Q + W = 200 J + 10 J = 210 J

2. Podgrzewanie ciała, bez wykonywania pracy

Podczas podgrzewania ciała bez wykonywania pracy (np. podczas podgrzewania wody na herbatę) mamy:

Q > 0 (bo ciepło jest dostarczane do ciała / układu)
W = 0 (bo praca nie jest wykonywana ani przez siły zewnętrzne, ani przez układ)
∆U = Q + 0 = Q > 0 - energia wewnętrzna układu wzrasta (czyli najczęściej także wzrasta temperatura).

3. Oziębianie ciała, bez wykonywania pracy

Podczas oziębiania ciała bez wykonywania pracy (np. podczas chłodzenia masła w lodówce) mamy:

Q < 0 (bo ciepło jest odbierane od ciała / układu)
W = 0 (bo praca nie jest wykonywana ani przez siły zewnętrzne, ani przez układ)
∆U = Q + 0 = Q < 0 - energia wewnętrzna układu maleje (czyli najczęściej także maleje temperatura).

4. Podgrzewanie ciała z wykonywaniem pracy przez siły zewnętrzne

Podczas podgrzewania ciała wraz z wykonywaniem pracy (np. podczas uderzania młotem kowalskim w kawał żelaza ogrzewany w palenisku w kuźni) mamy:

Q > 0 (bo ciepło jest dostarczane do ciała / układu)
W > 0 (praca jest wykonywana siły zewnętrzne - kowala)
∆U = Q + W  > 0 - energia wewnętrzna układu rośnie (w opisanym przykładzie rośnie temperatura żelaza).