กฎข้อที่หนึ่งแห่งอุณหพลศาสตร์
แนะนำใหม่| English | ความหมาย |
|---|---|
| first law of thermodynamics/fɜːst lɔː ɒv ˌθɜːməʊdaɪˈnæmɪks/ | กฎข้อที่หนึ่งแห่งเทอร์โมไดนามิกส์ |
| internal energy/ɪnˈtɜːnl ˈenədʒi/ | พลังงานภายใน |
ก๊าซไม่สามารถสร้างพลังงานจากอะไรก็ตามได้
- เมื่อให้ความร้อนแก่ก๊าซในกระบอกสูบ ก๊าซสามารถดันลูกสูบได้ ทำให้เกิดงานที่มีประโยชน์
- แต่มันจะปล่อยพลังงานออกมาได้เพียงเท่าที่มันได้รับเข้าเท่านั้น — ไม่มากกว่านั้น
- พลังงานถูกอนุรักษ์ไว้ แม้สำหรับอนุภาคก๊าซที่เคลื่อนที่สุ่ม
- การบันทึก能量的นี้คือ กฎข้อที่หนึ่งแห่งอุณหพลศาสตร์
กฎข้อที่หนึ่ง
- พลังงานภายใน $U$ ของก๊าซคือผลรวมของพลังงานจลน์ของอนุภาคทั้งหมด
- กฎข้อที่หนึ่ง: $\Delta U = Q - W$
- $Q$ คือความร้อนที่ เพิ่มเข้าไป ในก๊าซ; $W$ คืองานที่ทำ โดย ก๊าซ
- มันคือหลักการ การอนุรักษ์พลังงาน ที่นำไปใช้กับก๊าซ
ความร้อน งาน และพลังงานภายใน
ให้แก๊สขยายตัวต้านลูกสูบและดูพลังงานออกในฐานะงานในขณะที่ความร้อนไหลเข้า
แก๊สดูด $500\ \text{J}$ ของความร้อนและทำ $200\ \text{J}$ ของงาน การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของแก๊สนี้คือเท่าไร, ในหน่วยจูล?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$\Delta U = Q - W = 500 - 200 = 300\ \text{J}$.
กฎข้อที่หนึ่งแห่งอุณหพลศาสตร์แท้จริงแล้วเป็นการกล่าวถึง:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\Delta U = Q - W$ คือการประยุกต์ใช้การอนุรักษ์พลังงานกับแก๊ส
พลังงานหายไปไหน
- เพิ่มความร้อนและไม่ทำงาน: ทั้งหมดจะเพิ่มพลังงานภายใน ($\Delta U = Q$).
- ให้ก๊าซขยายตัวและดันลูกสูบ: พลังงานบางส่วนออกในรูปของ งาน ทำให้ $U$ เพิ่มขึ้นน้อยลง.
- บีบอัดก๊าซ (มีงาน ถูกทำ กับมัน): พลังงานภายใน它会เพิ่มขึ้น.
- ก๊าซเปรียบเสมือนบัญชีพลังงาน: ความร้อนเข้า งานออก และสิ่งที่เหลือคือ $\Delta U$.
แก๊สดูด $400\ \text{J}$ ของความร้อนแต่ไม่ทำอะไร (ภาชนะแข็ง) ค่า $\Delta U$ คือเท่าไร, ในหน่วยจูล?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
ด้วย $W = 0$, $\Delta U = Q = 400\ \text{J}$ — ความร้อนทั้งหมดเพิ่มพลังงานภายใน
พลังงานภายในและอุณหภูมิ
- สำหรับก๊าซอุดมคติ พลังงานภายในขึ้นอยู่กับ อุณหภูมิ เท่านั้น.
- พลังงานภายในมากขึ้นหมายความว่าอนุภาคเคลื่อนที่เร็วขึ้น จึงมีอุณหภูมิสูงขึ้น.
- ดังนั้น $\Delta U > 0$ หมายถึงก๊าซร้อนขึ้น; $\Delta U < 0$ หมายถึงก๊าซเย็นลง.
- การให้ความร้อนโดยไม่ให้มันขยายตัวเป็นวิธีที่รวดเร็วที่สุดในการเพิ่มอุณหภูมิ.
สำหรับแก๊สอุดมคติ พลังงานภายในขึ้นอยู่กับ ____ ของมันเท่านั้น
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
พลังงานภายในคือพลังงานจลน์ของอนุภาค ซึ่งสัมพันธ์กับอุณหภูมิ
ค่า $\Delta U$ บวกสำหรับแก๊สอุดมคติหมายความว่าแก๊สร้อนขึ้น
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
พลังงานภายในมากขึ้นหมายถึงอนุภาคเคลื่อนที่เร็วขึ้นและอุณหภูมิสูงขึ้น
ดู เครื่องหมาย properly. $W$ ใน $\Delta U = Q - W$ คืองานที่ทำโดย ก๊าซ (เป็นบวกเมื่อมันขยายตัว) ความร้อน ที่ถูกเพิ่ม เป็นบวก $Q$; ความร้อนที่ถูกดึงออกเป็นลบ. การสับสนระหว่าง "งานโดย" และ "งานกับ" ก๊าซเป็นความผิดพลาดคลาสสิกของกฎข้อแรก.
ใน $\Delta U = Q - W$, เลือก ทุก ข้อความที่ถูกต้องเกี่ยวกับเครื่องหมาย
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$Q$ คือความร้อนที่เพิ่มเข้าไป, $W$ คืองานโดยแก๊ส (บวกเมื่อขยายตัว); การบีบอัดทำงานบนแก๊ส เพิ่ม $U$
ก๊าซดูดกลืน $500\ \text{J}$ ของความร้อนและทำ $200\ \text{J}$ ของงานในการดันลูกสูบออกไป.
- $\Delta U = Q - W = 500 - 200 = 300\ \text{J}$.
พลังงานภายในเพิ่มขึ้น $300\ \text{J}$ ทำให้ก๊าซจบลงด้วยความร้อนมากขึ้น.
กฎข้อแรกของการอุณหพลศาสตร์ คือการอนุรักษ์พลังงานสำหรับก๊าซ: $\Delta U = Q - W$, โดยที่ $Q$ คือความร้อน ที่ถูกเพิ่ม และ $W$ คืองานที่ทำโดย ก๊าซ. สำหรับก๊าซอุดมคติ พลังงานภายในขึ้นอยู่กับ อุณหภูมิ เท่านั้น ดังนั้น $\Delta U > 0$ หมายถึงมันอุ่นขึ้น.