Pierwsza zasada termodynamiki

1

Pierwsza zasada termodynamiki

Pierwsza zasada termodynamiki – jedno z podstawowych praw termodynamiki, jest sformułowaniem zasady

zachowania energii dla układów termodynamicznych. Zasada stanowi podsumowanie równoważności ciepła i pracy

oraz stałości energii układu izolowanego

[1]

.

Dla układu zamkniętego zasadę można sformułować w postaci:

Zmiana energii wewnętrznej układu zamkniętego jest równa energii, która przepływa przez jego granice

na sposób ciepła lub pracy

[2]

.

gdzie:

– zmiana energii wewnętrznej układu,

– energia przekazana do układu jako ciepło,

– praca wykonana na układzie.

W powyższym sformułowaniu przyjmuje się konwencję, że gdy:

•

– do układu przepływa energia na sposób pracy,

•

– układ traci energię na sposób pracy,

•

– do układu przepływa energia na sposób ciepła,

•

– układ traci energię na sposób ciepła.

W przypadku układu termodynamicznie izolowanego układ nie wymienia energii z otoczeniem na sposób pracy

(W = 0) ani na sposób ciepła (Q = 0), wówczas:

Tło historyczne

Niezależne od siebie rozważania i obserwacje Juliusa Mayera (1842) oraz eksperymenty Jamesa Joule'a (1843)

doprowadziły do sformułowania I zasady termodynamiki w obecnej postaci. Wcześniej ciepło było traktowane jako

zupełnie odrębna wielkość fizyczna. Uznanie ciepła jako innego niż praca sposobu zmiany energii doprowadziło w

naturalny sposób do włączenia ciepła, jako formy przekazywania energii, do zasady zachowania energii.

Energia wewnętrzna jako funkcja stanu

Pierwsza zasada termodynamiki pozwala na zdefiniowanie energii wewnętrznej jako funkcji stanu:

Dla wszystkich procesów prowadzących od pewnego określonego stanu do drugiego, zmiana ΔU ma zawsze tę samą

wartość, choć ilości dostarczanego ciepła i pracy wykonanej przez układ są na ogół różne dla różnych procesów.

W warunkach nieskończenie małych przyrostów, pierwsza zasada termodynamiki jest w tym przypadku wyrażona

następująco:

gdzie δQ i δW są różniczkami niezupełnymi, tj. zależnymi od drogi; dU zaś jest różniczką zupełną, tj. niezależną od

sposobu przebiegu procesu.

Pierwsza zasada termodynamiki

2

Alternatywne sformułowanie

Wprowadzając pojęcie perpetuum mobile, czyli maszyny wykonującej dowolnie długo pracę bez pobierania energii

z zewnątrz, można sformułować pierwszą zasadę termodynamiki w następujący sposób:

Nie istnieje perpetuum mobile pierwszego rodzaju

[3]

.

Zobacz też

• termodynamika

• różniczka niezupełna

• zerowa zasada termodynamiki

• druga zasada termodynamiki

• trzecia zasada termodynamiki

• czwarta zasada termodynamiki

Przypisy

[1] Peter William Atkins: Chemia fizyczna. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2001, s. 124. ISBN ISBN 83-01-13502-6.

[2] Użycie oznaczeń ΔQ i ΔW, przy rozumieniu delty jako symbolu zmiany (przyrostu) jest niepoprawne, gdyż nie istnieje ustalona wartość

ciepła "przed procesem" i "po procesie", tak samo z pracą. Innymi słowy ciepło i praca nie są funkcjami stanu gazu, nie istnieją ich określone

wartości w danym stanie, jak to jest w przypadku energii wewnętrznej. W zapisie różniczkowym odróżnia się dU jako różniczkę zupełną od

małych porcji ciepła i pracy poprzez stosowanie dla nich oznaczeń odpowiednio đQ i đW (forma Pfaffa).

[3] Tablice Fizyczno-Astronomiczne. pod redakcją Witolda Mizierskiego. Warszawa: Adamantan, 2002. ISBN 83-7350-011-1.

Źródła i autorzy artykułu

3

Źródła i autorzy artykułu

Pierwsza zasada termodynamiki  Źródło: http://pl.wikipedia.org/w/index.php?oldid=21549784  Autorzy: 4C, Amber, Beno, Boskar, Bukaj, Charm, Ciacho5, Dr Grzegorz Kaczmarczyk,
Gang65, Giaurka, Gknor, IZ, Jotempe, KrzysztofLis, LukKot, Maikking, Mateusiu, Mpfiz, PawelJan, PawełMM, Persino, Piotr Parda, Pitazboras, Polimerek, Raq0, Rklisowski, Roo72, Solaufein,
Stok, Sunridin, TOR, Taw, conversion script, 32 anonimowych edycji

Licencja

Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
http:/

/

creativecommons.

org/

licenses/

by-sa/

3.

0/