Birinci Yasa ve Enerji Korunumu
Termodinamiğin birinci yasası, enerjinin korunumu ilkesini termal süreçlere genişletmekte, ısı ve işi bir sistemin iç enerjisini değiştirmenin birbirinin yerine geçebilen yolları olarak tanımlamaktadır.
Tanım
Termodinamiğin birinci yasası, bir sistemin iç enerjisindeki değişimin, sisteme eklenen ısı eksi sistem tarafından yapılan işe eşit olduğunu belirtmekte, ısı bir enerji transferi biçimi olarak dahil edildiğinde enerjinin korunumu ilkesini ifade etmektedir.
Kapsam
Bu konu, birinci yasanın ifadesini, iç enerjinin bir hal fonksiyonu olarak ele alınmasını, ısı ve işin yola bağımlılığını, tam ve tam olmayan diferansiyelleri ve dU = dQ - dW formülasyonunu kapsamaktadır. Entalpiye, ısı kapasitelerine ve izotermal, adyabatik ve izokorik yollar gibi termodinamik süreçlerin analizine yönelik uygulamalar da dahil edilmektedir.
Temel sorular
- İç enerji neden bir hal fonksiyonu iken ısı ve iş değildir?
- Isının mekanik eşdeğeri, termal ve mekanik alanlar arasında enerji korunumunu nasıl sağlamıştır?
- Isı ve iş, farklı süreç yolları boyunca enerji değişimlerini belirlemek için nasıl birleşmektedir?
- Entalpiyi iç enerjiden ayıran nedir ve her biri ne zaman doğal olarak kullanılmalıdır?
Anahtar kavramlar
- Hal fonksiyonu olarak iç enerji
- Yola bağımlı transferler olarak ısı ve iş
- Tam diferansiyeller ve tam olmayan diferansiyeller
- Entalpi ve ısı kapasiteleri
- Adyabatik, izotermal ve izokorik süreçler
Klinik önem
Birinci yasa, motorlardaki enerji muhasebesinin, kalorimetrinin, kimyasal reaksiyon entalpilerinin ve metabolik enerji dengesinin temelini oluşturmakta, ısı ve iş alışverişi yapan her süreç için bir muhasebe ilkesi sağlamaktadır.
Tarihçe
Birinci yasa, 1840'larda Mayer ve Joule'ün ısı'nın mekanik eşdeğerini bağımsız olarak belirlemesi ve Helmholtz'un enerjinin evrensel korunumu için argümanlar sunmasıyla kristalleşmiş, mekanik, ısı ve diğer enerji biçimlerini birleştirmiştir.
Öne çıkan isimler
- James Prescott Joule
- Julius Robert von Mayer
- Hermann von Helmholtz
İlgili konular
Temel eserler
- joule1850
- callen1985
Sıkça sorulan sorular
- Isı ve iş neden tam olmayan diferansiyellerle yazılmaktadır?
- Çünkü değiş tokuş edilen ısı ve yapılan iş, iki hal arasında izlenen yola bağlıdır, sadece başlangıç ve bitiş noktalarına değil; oysa iç enerji yalnızca hale bağlıdır; tam olmayan diferansiyel gösterimi bu yola bağımlılığı işaret etmektedir.