Prvá termodynamická veta

Autor: Leandro Alegsa

07-12-2021

Prvý zákon termodynamiky hovorí, že energiu nemožno vytvoriť ani zničiť, ale možno ju meniť. Tento zákon tvorí základ princípu zachovania energie. To znamená, že všetko, čo využíva energiu, mení energiu z jedného druhu energie na iný. Napríklad pri cvičení sa mení energia z potravy na kinetickú (pohybovú) energiu. Energia sa nedá vytvoriť a nikdy nezaniká. S výnimkou perpetuum mobile, ktoré zostáva záhadou. Energia len mení svoju formu. Ľudia môžu tieto zmeny využiť na vykonávanie užitočnej práce. Príkladmi foriem energie v klasickej mechanike sú teplo, svetlo, kinetická (pohybová) alebo potenciálna energia. V modernej fyzike sa však predpokladá, že existujú len dva druhy energie - energia hmotnosti a kinetická energia, hoci to nemusí byť užitočné pre tých, ktorí nie sú oboznámení so zložitejšou fyzikou.

Zákon znamená, že celková energia vesmíru je konštantná. Energia sa však môže prenášať z jednej časti vesmíru do druhej.

Vedci najčastejšie používajú nasledovné znenie prvého termodynamického zákona:

História

James Prescott Joule ako prvý experimentálne zistil, že teplo a práca sú premenlivé.

Prvý explicitný výrok prvého termodynamického zákona podal Rudolf Clausius v roku 1850: "Existuje stavová funkcia E, nazývaná "energia", ktorej diferenciál sa rovná práci, ktorá sa vymení s okolím počas adiabatického procesu."

Termodynamika a inžinierstvo

V termodynamike a inžinierstve je prirodzené uvažovať o systéme ako o tepelnom motore, ktorý vykonáva prácu na okolí, a tvrdiť, že celková energia pridaná ohrevom sa rovná súčtu nárastu vnútornej energie plus práce vykonanej systémom. Preto δ W {\displaystyle \delta W} $\delta W$ je množstvo energie stratenej systémom v dôsledku práce, ktorú systém vykonal na svojom okolí. Počas tej časti termodynamickéhocyklu, v ktorej motor vykonáva prácu, je δ W {\displaystyle \delta W} $\delta W$ kladné, ale vždy bude existovať časť cyklu, v ktorej je δ W {\displaystyle \delta W} $\delta W$ záporné, napr. keď sa pracovný plyn stláča. Keď δ W {\displaystyle \delta W} $\delta W$ predstavuje prácu vykonanú systémom, prvý zákon je zapísaný:

d U = δ Q - δ W {\displaystyle \mathrm {d} U=\delta Q-\delta W\,} $\mathrm {d} U=\delta Q-\delta W\,$

Ľudia sa nezhodujú, či je energia kladné alebo záporné číslo. Takže δ Q {\displaystyle \delta Q} $\delta Q$ je tok tepla zo systému a δ W {\displaystyle \delta W} $\delta W$ je práca do systému:

d U = - δ Q + δ W {\displaystyle \mathrm {d} U=-\delta Q+\delta W\,} $\mathrm {d} U=-\delta Q+\delta W\,$

Vzhľadom na túto nejednoznačnosť je veľmi dôležité, aby sa v každej diskusii týkajúcej sa prvého zákona výslovne stanovila používaná konvencia označovania.

dU = zmena vnútornej energie

Q = teplo

W = práca

Súvisiace stránky

Druhý zákon termodynamiky

Otázky a odpovede

Otázka: Aký je prvý zákon termodynamiky?

Odpoveď: Prvý zákon termodynamiky hovorí, že energia sa nedá ani vytvoriť, ani zničiť; môže sa len meniť z jednej formy na druhú.

Otázka: Aký je princíp zachovania energie?

Odpoveď: Princíp zachovania energie znamená, že všetko, čo využíva energiu, mení energiu z jedného druhu energie na iný.

Otázka: Môže niekedy existovať perpetuum mobile?

Odpoveď: Nie, perpetuum mobile nikdy nemôže existovať, pretože by porušovalo základný fyzikálny zákon, ktorý hovorí, že energiu nemožno vytvoriť ani zničiť.

Otázka: Aké sú príklady foriem energie v klasickej mechanike?

Odpoveď: Príklady foriem energie v klasickej mechanike zahŕňajú teplo, svetlo, kinetickú (pohybovú) alebo potenciálnu energiu.

Otázka: Koľko druhov energie existuje v modernej fyzike?

Odpoveď: V modernej fyzike sa má za to, že existujú len dva druhy energie - hmotnosť a kinetická energia, hoci to nemusí byť užitočné pre tých, ktorí nie sú oboznámení so zložitejšou fyzikou.

Otázka: Je celková energia vesmíru konštantná?

Odpoveď: Áno, celková energia vesmíru (alebo akéhokoľvek uzavretého systému) je konštantná. Energia sa však môže prenášať z jednej časti vesmíru do druhej.

Otázka: Aké je najčastejšie znenie prvého termodynamického zákona, ktoré používajú vedci?

Odpoveď: Vedci najčastejšie používajú formuláciu prvého termodynamického zákona, podľa ktorej energiu nemožno vytvoriť ani zničiť; možno ju len preniesť alebo premeniť z jednej formy na druhú.