قانون اول و بقای انرژی
قانون اول ترمودینامیک، بقای انرژی را به فرآیندهای حرارتی گسترش میدهد و گرما و کار را به عنوان روشهای قابل تعویض برای تغییر انرژی درونی یک سیستم شناسایی میکند.
Definition
قانون اول ترمودینامیک بیان میکند که تغییر در انرژی درونی یک سیستم برابر است با گرمای اضافه شده به سیستم منهای کاری که توسط آن انجام شده است، که بقای انرژی را هنگامی که گرما به عنوان شکلی از انتقال انرژی در نظر گرفته میشود، بیان میکند.
Scope
این موضوع شامل بیان قانون اول، انرژی درونی به عنوان تابع حالت، وابستگی گرما و کار به مسیر، دیفرانسیلهای دقیق و غیردقیق، و فرمولبندی dU = dQ - dW است. کاربردها در آنتالپی، ظرفیتهای گرمایی، و تحلیل فرآیندهای ترمودینامیکی مانند مسیرهای همدما، بیدررو، و همحجم نیز گنجانده شده است.
Core questions
- چرا انرژی درونی یک تابع حالت است در حالی که گرما و کار اینگونه نیستند؟
- چگونه معادل مکانیکی گرما، بقای انرژی را در حوزههای حرارتی و مکانیکی تثبیت کرد؟
- چگونه گرما و کار با هم ترکیب میشوند تا تغییرات انرژی را در مسیرهای فرآیندی مختلف تعیین کنند؟
- چه چیزی آنتالپی را از انرژی درونی متمایز میکند و چه زمانی استفاده از هر یک طبیعی است؟
Key concepts
- انرژی درونی به عنوان تابع حالت
- گرما و کار به عنوان انتقالهای وابسته به مسیر
- دیفرانسیلهای دقیق در مقابل دیفرانسیلهای غیردقیق
- آنتالپی و ظرفیتهای گرمایی
- فرآیندهای بیدررو، همدما، و همحجم
Clinical relevance
قانون اول زیربنای حسابداری انرژی در موتورها، کالریسنجی، آنتالپی واکنشهای شیمیایی، و تعادل انرژی متابولیک است و اصل حسابداری را برای هر فرآیندی که گرما و کار را مبادله میکند، فراهم میآورد.
History
قانون اول در دهه 1840 میلادی شکل گرفت، زمانی که مایر و ژول به طور مستقل معادل مکانیکی گرما را اثبات کردند و هلمهولتز برای بقای جهانی انرژی استدلال کرد و مکانیک، گرما و سایر اشکال انرژی را متحد ساخت.
Key figures
- James Prescott Joule
- Julius Robert von Mayer
- Hermann von Helmholtz
Related topics
Seminal works
- joule1850
- callen1985
Frequently asked questions
- چرا گرما و کار با دیفرانسیلهای غیردقیق نوشته میشوند؟
- زیرا گرمای مبادله شده و کار انجام شده به مسیری که بین دو حالت طی میشود بستگی دارد، نه فقط به نقاط پایانی، در حالی که انرژی درونی فقط به حالت بستگی دارد؛ نماد دیفرانسیل غیردقیق این وابستگی به مسیر را نشان میدهد.