The First Law of Thermodynamics · La Primera Ley de la Termodinámica
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| first law of thermodynamics/fɜːst lɔː ɒv ˌθɜːməʊdaɪˈnæmɪks/ | primera ley de la termodinámica |
| internal energy/ɪnˈtɜːnl ˈenədʒi/ | energía interna |
A gas can't make energy from nothing
- Heat a gas in a cylinder and it can push a piston, doing useful work.
- But it can only give out as much energy as it takes in — no more.
- Energy is conserved, even for jiggling gas particles.
- Bookkeeping that energy is the first law of thermodynamics 热力学第一定律.
Un gas no puede crear energía de la nada
- Si calientas un gas dentro de un cilindro, este puede empujar un pistón y realizar trabajo útil.
- Pero solo puede liberar tanta energía como la que recibe; no más.
- La energía se conserva, incluso para las partículas en movimiento de un gas.
- Llevar la contabilidad de esta energía es la primera ley de la termodinámica 热力学第一定律.
The first law
- The internal energy 内能 $U$ of a gas is the total kinetic energy of its particles.
- The first law: $\Delta U = Q - W$.
- $Q$ is the heat added to the gas; $W$ is the work done by the gas.
- It is simply conservation of energy applied to a gas.
La primera ley
- La energía interna 内能 $U$ de un gas es la energía cinética total de sus partículas.
- Primera ley: $\Delta U = Q - W$.
- $Q$ es el calor añadido al gas; $W$ es el trabajo realizado por el gas.
- Es simplemente la conservación de la energía aplicada a un gas.
Heat, work and internal energy · Calor, trabajo y energía interna
Let the gas expand against a piston and see energy leave as work while heat flows in. · Deja que el gas se expanda contra un pistón y observa cómo la energía sale como trabajo mientras entra calor.
A gas absorbs $500\ \text{J}$ of heat and does $200\ \text{J}$ of work. What is its change in internal energy, in joules? · Un gas absorbe $500\ \text{J}$ de calor y realiza $200\ \text{J}$ de trabajo. ¿Cuál es su cambio en energía interna, en joules?
$\Delta U = Q - W = 500 - 200 = 300\ \text{J}$.
The first law of thermodynamics is really a statement of: · La primera ley de la termodinámica es realmente una afirmación de:
$\Delta U = Q - W$ is energy conservation applied to a gas. · $\Delta U = Q - W$ es la conservación de la energía aplicada a un gas.
Where the energy goes
- Add heat and do no work: all of it raises the internal energy ($\Delta U = Q$).
- Let the gas expand and push a piston: some energy leaves as work, so $U$ rises less.
- Compress the gas (work done on it): its internal energy rises.
- The gas is just an energy account: heat in, work out, and what's left is $\Delta U$.
Hacia dónde va la energía
- Añade calor y no realices trabajo: todo eso aumenta la energía interna ($\Delta U = Q$).
- Deja que el gas se expanda y empuje un pistón: parte de la energía sale como trabajo, por lo que $U$ aumenta menos.
- Comprime el gas (trabajo realizado sobre él): su energía interna aumenta.
- El gas es simplemente una cuenta energética: calor entrante, trabajo saliente, y lo que queda es $\Delta U$.
A gas absorbs $400\ \text{J}$ of heat but does no work (rigid container). What is $\Delta U$, in joules? · Un gas absorbe $400\ \text{J}$ de calor pero no realiza trabajo (contenedor rígido). ¿Cuál es $\Delta U$, en joules?
With $W = 0$, $\Delta U = Q = 400\ \text{J}$ — all the heat raises the internal energy. · Con $W = 0$, $\Delta U = Q = 400\ \text{J}$ — todo el calor aumenta la energía interna.
Internal energy and temperature
- For an ideal gas, internal energy depends only on temperature.
- More internal energy means faster particles, so a higher temperature.
- So $\Delta U > 0$ means the gas got hotter; $\Delta U < 0$ means it cooled.
- Heating without letting it expand is the fastest way to raise its temperature.
Energía interna y temperatura
- Para un gas ideal, la energía interna depende únicamente de la temperatura.
- Mayor energía interna significa partículas más rápidas, por lo tanto, una temperatura mayor.
- Así, $\Delta U > 0$ significa que el gas se calentó; $\Delta U < 0$ significa que se enfrió.
- Calentar sin permitir que se expanda es la forma más rápida de aumentar su temperatura.
For an ideal gas, internal energy depends only on its ____. · Para un gas ideal, la energía interna depende únicamente de su ____.
Internal energy is the particles' kinetic energy, which tracks temperature. · La energía interna es la energía cinética de las partículas, que sigue a la temperatura.
A positive $\Delta U$ for an ideal gas means the gas got hotter. · Un $\Delta U$ positivo para un gas ideal significa que el gas se calentó.
More internal energy means faster particles and a higher temperature. · Más energía interna significa partículas más rápidas y una temperatura mayor.
Watch the signs. $W$ in $\Delta U = Q - W$ is the work done by the gas (positive when it expands). Heat added is positive $Q$; heat removed is negative. Mixing up "work by" and "work on" the gas is the classic first-law error.
Presta atención a los signos. $W$ en $\Delta U = Q - W$ es el trabajo realizado por el gas (positivo cuando se expande). El calor añadido es positivo $Q$; el calor extraído es negativo. Confundir "trabajo por" y "trabajo sobre" el gas es el error clásico de la primera ley.
In $\Delta U = Q - W$, select all · todos true statements about the signs. · En $\Delta U = Q - W$, selecciona todas las afirmaciones verdaderas sobre los signos.
$Q$ is heat added, $W$ is work by the gas (positive on expansion); compression does work on the gas, raising $U$. · $Q$ es el calor añadido, $W$ es el trabajo realizado por el gas (positivo en expansión); la compresión realiza trabajo sobre el gas, aumentando $U$.
A gas absorbs $500\ \text{J}$ of heat and does $200\ \text{J}$ of work pushing a piston out.
- $\Delta U = Q - W = 500 - 200 = 300\ \text{J}$.
The internal energy rises by $300\ \text{J}$, so the gas ends up hotter.
Un gas absorbe $500\ \text{J}$ de calor y realiza $200\ \text{J}$ de trabajo empujando un pistón hacia afuera.
- $\Delta U = Q - W = 500 - 200 = 300\ \text{J}$.
La energía interna aumenta en $300\ \text{J}$, por lo que el gas termina con mayor temperatura.
The first law of thermodynamics is conservation of energy for a gas: $\Delta U = Q - W$, where $Q$ is heat added and $W$ is work done by the gas. For an ideal gas, internal energy depends only on temperature, so $\Delta U > 0$ means it warmed up.
La primera ley de la termodinámica es la conservación de la energía para un gas: $\Delta U = Q - W$, donde $Q$ es el calor añadido y $W$ es el trabajo realizado por el gas. Para un gas ideal, la energía interna depende únicamente de la temperatura, por lo que $\Delta U > 0$ significa que se calentó.