3.S: Sheria ya Kwanza ya Thermodynamics (Muhtasari)

Masharti muhimu

mchakato wa adiabatic	mchakato ambapo hakuna joto ni kuhamishiwa au kutoka mfumo
mpaka	kufikiri kuta kwamba tofauti mfumo na mazingira yake
mfumo uliofungwa	mfumo kwamba ni mechanically na thermally pekee kutoka mazingira yake
mchakato wa mzunguko	mchakato ambao hali ya mfumo wa mwisho ni sawa na hali mwanzoni
mazingira	nje ya mfumo unaojifunza
equation ya hali	inaelezea mali ya suala chini ya hali ya kimwili
msawazo	mafuta usawa imara kati ya vitu viwili au sehemu ndani ya mfumo
kutofautiana kwa kina	variable kwamba ni sawia na kiasi cha suala katika mfumo
sheria ya kwanza ya thermodynamics	mabadiliko katika nishati ya ndani kwa mpito wowote kati ya majimbo mawili ya usawa ni\(ΔE_{int}=Q−W\)
variable kubwa	variable kwamba ni huru ya kiasi cha suala katika mfumo
nishati ya ndani	wastani wa nishati ya jumla ya mitambo ya molekuli zote au vyombo katika mfumo
mchakato wa isobaric	mchakato ambapo shinikizo la mfumo haubadilika
mchakato wa isochoric	mchakato ambapo kiasi cha mfumo haubadilika
mchakato wa isothermal	mchakato ambapo hali ya joto ya mfumo wa bado mara kwa mara
uwezo wa joto la molar kwa shinikizo la mara kwa mara	quantifies uwiano wa kiasi cha joto aliongeza kuondolewa kwa joto wakati kupima kwa shinikizo mara kwa mara
uwezo wa joto la molar kwa kiasi cha mara kwa mara	quantifies uwiano wa kiasi cha joto aliongeza kuondolewa kwa joto wakati kupima kwa kiasi mara kwa mara
mfumo wa wazi	mfumo ambao unaweza kubadilishana nishati na/au jambo na mazingira yake
mchakato wa nusu-static	mageuzi ya mfumo unaoenda polepole sana kwamba mfumo unaohusika ni daima katika usawa wa thermodynamic
mchakato wa kurekebishwa	mchakato ambao unaweza kurejeshwa ili kurejesha mfumo wote na mazingira yake nyuma kwa majimbo yao ya awali pamoja
mazingira	mazingira ambayo huingiliana na mfumo wa wazi
mchakato wa thermodynamic	namna ambayo hali ya mfumo inaweza kubadilika kutoka hali ya awali kwa hali ya mwisho
mfumo wa thermodynamic	kitu na lengo la utafiti wa thermodynamic

Mlinganyo muhimu

Equation ya hali kwa mfumo uliofungwa	\(f(p,V,T)=0\)
Kazi ya wavu kwa mabadiliko ya mwisho kwa kiasi	\(W=∫^{V_2}_{V_1}pdV\)
Nishati ya ndani ya mfumo (wastani wa nishati ya jumla)	\(E_{int}=\sum_i(\bar{K_i}+\bar{U_i})\),
Nishati ya ndani ya gesi bora ya monatomic	\(E_{int}=nN_A(\frac{3}{2}k_BT)=\frac{3}{2}nRT\)
Sheria ya kwanza ya thermodynamics	\(ΔE_{int}=Q−W\)
Molar uwezo wa joto katika shinikizo la mara kwa mara	\(C_p=C_V+R\)
Uwiano wa uwezo wa joto la molar	\(γ=C_p/C_V\)
Hali ya gesi bora katika mchakato wa adiabatic ya nusu-static	\(pV^γ=constant\)

Muhtasari

3.2 mifumo ya Thermodynamic

• Mfumo wa thermodynamic, mipaka yake, na mazingira yake lazima ielezwe na majukumu yote ya vipengele vilivyoelezwa kikamilifu kabla ya kuchambua hali.
• Msawazo wa joto hufikiwa na vitu viwili ikiwa kitu cha tatu kina katika usawa wa joto na nyingine mbili tofauti.
• Equation ya jumla ya hali kwa mfumo wa kufungwa ina fomu\(f(p,V,T)=0\), na gesi bora kama mfano wa mfano.

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

• Nishati ya ndani ya mfumo wa thermodynamic ni kazi ya serikali na hivyo ni ya kipekee kwa kila hali ya usawa wa mfumo.
• Kuongezeka kwa nishati ya ndani ya mfumo wa thermodynamic hutolewa na joto lililoongezwa kwenye mfumo chini ya kazi iliyofanywa na mfumo katika mchakato wowote wa 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.
• Mchakato wa nusu-static unafanyika polepole kwamba mfumo unaohusika daima ni katika usawa wa thermodynamic.
• Mchakato wa kurekebishwa ni moja ambayo inaweza kufanywa ili kurejesha njia yake na joto na shinikizo ni sare katika mfumo.
• Kuna aina kadhaa za michakato ya thermodynamic, ikiwa ni pamoja na (a) isothermal, ambapo joto la mfumo ni mara kwa mara; (b) adiabatic, ambapo hakuna joto linalobadilishwa na mfumo; (c) isobaric, ambapo shinikizo la mfumo ni mara kwa mara; na (d) isochoric, ambapo kiasi cha mfumo ni mara kwa mara.
• Kama matokeo ya sheria ya kwanza ya thermodymanics, hapa ni muhtasari wa michakato ya thermodymaic:
  • (a) isothermal:\(ΔE_{int}=0,Q=W\);
  • (b) adiabatic:\(Q=0,ΔE_{int}=−W\);
  • (c) isobaric:\(ΔE_{int}=Q−W\); na
  • (d) isochoric:\(W=0,ΔE_{int}=Q\).

3.6 Uwezo wa Joto la Gesi Bora

• Kwa gesi bora, uwezo wa molar katika shinikizo la mara kwa mara\(C_p\) hutolewa na\(C_p=C_V+R=dR/2+R\), ambapo d ni idadi ya digrii za uhuru wa kila moleki/chombo katika mfumo.
• Gesi halisi ina joto maalum karibu na lakini kidogo juu kuliko ile ya gesi bora sambamba na\(C_p≃C_V+R\).

3.7 Michakato ya Adiabatic ya Gesi Bora

• Upanuzi wa adiabatic wa nusu ya tuli ya gesi bora hutoa kasi ya pV kali kuliko ile ya isotherm inayofanana.
• Upanuzi wa kweli unaweza kuwa adiabatic lakini mara chache nusu-static.

Wachangiaji na Majina

Template:ContribOpenStaxUni