The First Law of Thermodynamics · La Première loi de la thermodynamique
| English | Français |
|---|---|
| first law of thermodynamics/fɜːst lɔː ɒv ˌθɜːməʊdaɪˈnæmɪks/ | première loi de la thermodynamique |
| internal energy/ɪnˈtɜːnl ˈenədʒi/ | énergie interne |
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 gaz ne peut pas créer de l'énergie de rien
- Chauffez un gaz dans un cylindre et il peut pousser un piston, effectuant un travail utile.
- Mais il ne peut restituer que toute l'énergie qu'il a absorbée — pas plus.
- L'énergie est conservée, même pour les particules de gaz qui vibrent.
- Tenir compte de cette énergie est la première loi de la thermodynamique 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 première loi
- L'énergie interne 内能 $U$ d'un gaz est l'énergie cinétique totale de ses particules.
- La première loi : $\Delta U = Q - W$.
- $Q$ est la chaleur ajoutée au gaz ; $W$ est le travail effectué par le gaz.
- C'est simplement la conservation de l'énergie appliquée à un gaz.
Heat, work and internal energy · Chaleur, travail et énergie interne
Let the gas expand against a piston and see energy leave as work while heat flows in. · Laissez le gaz se détendre contre un piston et voyez l'énergie sortir sous forme de travail tandis que la chaleur s'écoule vers l'intérieur.
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 gaz absorbe $500\ \text{J}$ de chaleur et effectue $200\ \text{J}$ de travail. Quel est son changement d'énergie interne, en joules ?
$\Delta U = Q - W = 500 - 200 = 300\ \text{J}$.
The first law of thermodynamics is really a statement of: · La première loi de la thermodynamique est en réalité une affirmation de :
$\Delta U = Q - W$ is energy conservation applied to a gas. · $\Delta U = Q - W$ est la conservation de l'énergie appliquée à un gaz.
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 $\Delta U$.
Où va l'énergie
- Ajoutez de la chaleur et ne faites aucun travail : tout cela élève l'énergie interne ($\Delta U = Q$).
- Laissez le gaz se détendre et pousser un piston : une partie de l'énergie sort sous forme de travail, donc $U$ augmente moins.
- Comprimer le gaz (travail fourni au gaz) : son énergie interne augmente.
- Le gaz n'est qu'un compte d'énergie : chaleur entrante, travail sortant, et ce qui reste est $\Delta U$.
A gas absorbs $400\ \text{J}$ of heat but does no work (rigid container). What is $\Delta U$, in joules? · Un gaz absorbe $400\ \text{J}$ de chaleur mais ne fait aucun travail (contenant rigide). Quelle est $\Delta U$, en joules ?
With $W = 0$, $\Delta U = Q = 400\ \text{J}$ — all the heat raises the internal energy. · Avec $W = 0$, $\Delta U = Q = 400\ \text{J}$ — toute la chaleur augmente l'énergie interne.
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.
Énergie interne et température
- Pour un gaz parfait, l'énergie interne ne dépend que de la température.
- Plus d'énergie interne signifie des particules plus rapides, donc une température plus élevée.
- Donc $\Delta U > 0$ signifie que le gaz s'est réchauffé ; $\Delta U < 0$ signifie qu'il a refroidi.
- Chauffer sans lui permettre de se dilater est le moyen le plus rapide de hausser sa température.
For an ideal gas, internal energy depends only on its ____. · Pour un gaz parfait, l'énergie interne dépend uniquement de son ____.
Internal energy is the particles' kinetic energy, which tracks temperature. · L'énergie interne est l'énergie cinétique des particules, ce qui suit la température.
A positive $\Delta U$ for an ideal gas means the gas got hotter. · Un $\Delta U$ positif pour un gaz parfait signifie que le gaz s'est réchauffé.
More internal energy means faster particles and a higher temperature. · Plus d'énergie interne signifie des particules plus rapides et une température plus élevée.
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.
Faites attention aux signes. $W$ dans $\Delta U = Q - W$ représente le travail effectué par le gaz (positif lorsqu'il se dilate). La chaleur ajoutée est positive $Q$ ; la chaleur retirée est négative. Confondre « travail par » et « travail sur » le gaz est l'erreur classique de la première loi.
In $\Delta U = Q - W$, select all · tout true statements about the signs. · Dans $\Delta U = Q - W$, sélectionnez toutes les vraies affirmations concernant les signes.
$Q$ is heat added, $W$ is work by the gas (positive on expansion); compression does work on the gas, raising $U$. · $Q$ est la chaleur ajoutée, $W$ est le travail par le gaz (positif lors de l'expansion) ; la compression effectue un travail sur le gaz, augmentant $U$.
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 gaz absorbe $500\ \text{J}$ de chaleur et effectue $200\ \text{J}$ de travail en repoussant un piston vers l'extérieur.
- $\Delta U = Q - W = 500 - 200 = 300\ \text{J}$.
L'énergie interne augmente de $300\ \text{J}$, donc le gaz finit par être plus chaud.
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 première loi de la thermodynamique est la conservation de l'énergie pour un gaz : $\Delta U = Q - W$, où $Q$ est la chaleur ajoutée et $W$ est le travail effectué par le gaz. Pour un gaz parfait, l'énergie interne ne dépend que de la température, donc $\Delta U > 0$ signifie qu'il s'est réchauffé.