열 및 기타 형태의 에너지를 다루는 화학 분야는 열역학으로 알려져 있습니다. 열역학의 첫 번째 법칙은 열역학적 공정의 에너지 절약에 관한 것입니다. 따라서 우리가 열의 예를 취하면, 그것은 창조되거나 파괴 될 수 없습니다. 열은 다른 형태의 에너지로 회복됩니다. 열 엔진은 이러한 시스템의 가장 일반적인 예이며, 열 에너지를 기계적 에너지로 변환하고 그 반대로.
열역학
열, 온도, 에너지 및 작업의 관계에 대한 연구는 열역학으로 알려져 있습니다. 열역학 법칙은 시스템의 변화와 주변 환경 내에서 어떻게 작동하는지 설명합니다.
시스템 및 주변 환경
열역학적 검사를 위해 고려 된 우주의 일부는 시스템으로 알려져 있습니다. 시스템의 나머지 부분 또는 시스템이없는 부분은 주변으로 알려져 있습니다.
예를 들어, 시스템이 비이커에 배치 된 하나의 가스 인 경우 비이커 경계 외부의 모든 것이 주변입니다.
열역학의 첫 번째 법칙
그것은 구 에너지가 변하지 않는다고 말합니다. 항상 유지됩니다. 그것은 생산하거나 파괴 될 수 없습니다. 한 시스템에서 우주의 다른 시스템으로만 전송할 수 있습니다. 법은 열 전달 및 작업 변화가있는 에너지 상태의 변화를 설명합니다.
열역학 제 1 법칙의 방정식
열역학의 첫 번째 법칙을 정의하는 방정식은-
ΔU =Q + W
- ΔU는 내부 에너지의 변화는 시스템과 주변 환경 사이의 열전달입니다.
- w는 수행 된 총 작업입니다.
그것은 시스템의 내부 에너지가 열과 작업의 영향을 받는다고 말합니다. .
열역학 제 1 법칙의 예
- 열 엔진 : 가장 일반적인 예입니다. 이 시스템에서 기계적 에너지는 열 에너지로 전환되거나 그 반대도 마찬가지입니다. 따라서이 시스템은 열 손실을 허용하지 않습니다. 따라서 에너지의 양은 손실되지 않습니다.
- 광합성 : 햇빛이있을 때 음식을 준비하기 위해 식물이 사용하는 과정입니다. 광합성 과정에서 빛 에너지가 화학 에너지로 전환됩니다.
- 진자 스윙 : 진자가 스윙하면 운동 에너지로 변환 된 잠재적 에너지를 사용합니다. 이 운동 에너지는 잠재적 에너지로 다시 변환됩니다. 따라서 제로의 에너지가 낭비됩니다.
- 목재 연소 : 목재 연량은 화학 에너지를 운동 에너지로 변환합니다. 그리고 나무를 태울 때 재로 변형되면이 운동 에너지는 열로 옮겨집니다.
폐쇄 시스템을위한 열역학의 첫 번째 법칙
폐쇄 시스템에서는 시스템과 주변 환경 사이에서 에너지를 전송할 수 있습니다.
폐쇄 시스템의 경우, 완료된 총 작업은 적용된 압력 및 적용된 힘으로 인해 발생하는 시스템 부피의 변화와 같습니다.
w =-q Δv
w는 시스템에서 수행 된 작업이며, Q는 압력이 적용되며 V는 시스템 부피의 변화입니다. 위의 방정식을 사용하여 수행 한 작업을 계산할 수 있습니다.
시스템의 전체 에너지는 유지됩니다. 시스템에 의해 에너지가 손실되면 주변 환경에서 얻습니다. 에너지가 시스템에 흡수되면 주변 환경에 의해 손실됩니다. 에너지 변화의 방정식은 as-
를 작성할 수 있습니다.ΔU (시스템) =-ΔU (주변)
Δusystem은 시스템의 에너지의 변화이며 주변 환경은 주변의 에너지의 변화입니다.
열린 시스템을위한 열역학의 첫 번째 법칙
개방형 시스템에서는 시스템과 주변 환경 사이의 에너지와 물질 전달. 이러한 시스템의 예는 샤프트 처리입니다.
단열 과정 : 시스템이 주변에 에너지와 물질을 전달할 수없는 과정. 에너지를 잃거나 얻지는 않지만 시스템의 작업량으로 인해 시스템의 내부 에너지가 변경 될 수 있습니다.
분리 된 시스템 : 이름에서 알 수 있듯이 분리 된 시스템은 주변 환경 사이의 에너지와 물질을 전달할 수 없으며 환경 환경이 없습니다. 그러한 시스템의 에너지는 보존됩니다.
열역학 제 1 법칙의 한계
법은 에너지 균형이 열역학적 시스템에서 유지된다고 명시합니다. 그러나 시스템 상태의 변화와 열역학적 공정의 타당성을 설명하지 못한다. 이 모든 개념은 열역학 제 2 법칙에 의해 설명됩니다.
결론 :
열역학의 첫 번째 법칙은 에너지 보존의 개념을 이해하는 데 도움이됩니다. 이 법은 에너지의 개념을 설명하며, 이는 창조되거나 파괴 될 수 없습니다. 시스템으로 들어가는 에너지는 형태에 관계없이 시스템을 떠나는 에너지와 동일합니다.
