3: Sheria ya Kwanza ya Thermodynamics

Last updated
Save as PDF

Page ID: 175525

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Nishati huhifadhiwa katika mchakato wote, ikiwa ni pamoja na wale wanaohusishwa na mifumo ya thermodynamic. Majukumu ya uhamisho wa joto na mabadiliko ya ndani ya nishati hutofautiana kutoka mchakato hadi mchakato na kuathiri jinsi kazi inafanywa na mfumo katika mchakato huo. Tutaona kwamba sheria ya kwanza ya thermodynamics inaelezea kuwa mabadiliko katika nishati ya ndani ya mfumo hutoka kwa mabadiliko ya joto au kazi. Kuelewa sheria zinazoongoza michakato ya thermodynamic na uhusiano kati ya mfumo na mazingira yake kwa hiyo ni muhimu katika kupata ujuzi wa kisayansi wa matumizi ya nishati na nishati.

3.1: Utangulizi wa Sheria ya Kwanza ya Thermodynamics
Katika inji ya gari, joto huzalishwa wakati mafuta ya kuchomwa moto yanabadilishwa kikemia kuwa zaidi COna HO, ambayo ni gesi kwenye joto la mwako. Gesi hizi hutumia nguvu kwenye pistoni kupitia uhamisho, kufanya kazi na kugeuza nishati ya kinetic ya pistoni kuwa aina nyingine-ndani ya nishati ya kinetic ya gari; katika nishati ya umeme ili kuendesha plagi za cheche, redio, na taa; na kurudi katika nishati iliyohifadhiwa katika betri ya gari.
3.2: Mfumo wa Thermodynamic
Mfumo wa thermodynamic unajumuisha kitu chochote ambacho mali ya thermodynamic ni ya riba. Imeingizwa katika mazingira yake au mazingira; inaweza kubadilishana joto na, na kufanya kazi, mazingira yake kupitia mipaka, ambayo ni ukuta unaofikiriwa unaotenganisha mfumo na mazingira. Kwa kweli, mazingira ya haraka ya mfumo yanaingiliana nayo moja kwa moja na kwa hiyo yana ushawishi mkubwa juu ya tabia na mali zake.
3.3: Kazi, Joto, na Nishati ya Ndani
Kazi nzuri (hasi) inafanywa na mfumo wa thermodynamic wakati inapanua (mikataba) chini ya shinikizo la nje. Joto ni nishati iliyohamishwa kati ya vitu viwili (au sehemu mbili za mfumo) kwa sababu ya tofauti ya joto. Nishati ya ndani ya mfumo wa thermodynamic ni jumla ya nishati ya mitambo.
3.4: Sheria ya Kwanza ya Thermodynamics
Sasa kwa kuwa tumeona jinsi ya kuhesabu nishati ya ndani, joto, na kazi iliyofanywa kwa mfumo wa thermodynamic unaofanyika mabadiliko wakati wa mchakato fulani, tunaweza kuona jinsi kiasi hiki kinavyoingiliana ili kuathiri kiasi cha mabadiliko ambayo yanaweza kutokea. Mwingiliano huu unatolewa na sheria ya kwanza ya thermodynamics, ambayo inasema huwezi kupata nishati zaidi nje ya mfumo kuliko unavyoweka ndani yake. Tutaona katika sura hii jinsi nishati ya ndani, joto, na kazi zote zina jukumu katika sheria ya kwanza ya thermodynamics.
3.5: Michakato ya Thermodynamic
Tabia ya joto ya mfumo inaelezwa kwa suala la vigezo vya thermodynamic. Kwa gesi bora, vigezo hivi ni shinikizo, kiasi, joto, na idadi ya molekuli au moles ya gesi. Kwa mifumo katika usawa wa thermodynamic, vigezo vya thermodynamic vinahusiana na usawa wa hali. Hifadhi ya joto ni kubwa sana kwamba inapobadilisha joto na mifumo mingine, joto lake halibadilika.
3.6: Uwezo wa joto wa Gesi Bora
Tulijifunza kuhusu joto maalum na uwezo wa joto la molar hapo awali; hata hivyo, hatujazingatia mchakato ambao joto huongezwa. Tunafanya hivyo katika sehemu hii. Kwanza, tunachunguza mchakato ambapo mfumo una kiasi cha mara kwa mara, kisha uifanye na mfumo kwa shinikizo la mara kwa mara na uonyeshe jinsi joto lao maalum linahusiana.
3.7: Michakato ya Adiabatic kwa Gesi Bora
Wakati gesi bora inakabiliwa na adiabatically, kazi imefanywa juu yake na joto lake huongezeka; katika upanuzi wa adiabatic, gesi inafanya kazi na joto lake hupungua. Vipimo vya Adiabatic kweli hutokea katika mitungi ya gari, ambapo mchanganyiko wa mchanganyiko wa gesi-hewa hufanyika kwa haraka sana kwamba hakuna wakati wa mchanganyiko wa kubadilishana joto na mazingira yake.
3.A: Sheria ya Kwanza ya Thermodynamics (Jibu)
3.E: Sheria ya Kwanza ya Thermodynamics (Zoezi)
3.S: Sheria ya Kwanza ya Thermodynamics (Muhtasari)

Thumbnail: Njia tofauti za thermodynamic zilizochukuliwa na mfumo wa kwenda kutoka hali A hadi hali B. mabadiliko yote, mabadiliko katika nishati ya ndani ya mfumo\(ΔE_{int}=Q−W\) ni sawa.