Δώστε παραδείγματα του πρώτου νόμου θερμοδυναμικής στην οποία δεν γίνεται εργασία στο σύστημα;
1. Θέρμανση μιας ουσίας σε σταθερό όγκο
* Φανταστείτε ότι τοποθετείτε ένα σφραγισμένο δοχείο νερού σε μια σόμπα. Η θερμότητα από τη σόμπα μεταφέρει στο νερό, αυξάνοντας την εσωτερική του ενέργεια (θερμοκρασία).
* Δεδομένου ότι το δοχείο είναι σφραγισμένο, ο όγκος του νερού παραμένει σταθερός. Αυτό σημαίνει ότι δεν γίνεται εργασία στο σύστημα (η εργασία απαιτεί αλλαγή στον όγκο).
* Ο πρώτος νόμος σε αυτή την περίπτωση είναι απλά: Δu =Q , πού:
* Το Δu είναι η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια
* Q είναι η θερμότητα που προστίθεται στο σύστημα
2. Ένα μονωμένο δοχείο με χημική αντίδραση
* Εάν έχετε ένα τέλεια μονωμένο δοχείο (χωρίς μεταφορά θερμότητας μέσα ή έξω) και μια χημική αντίδραση λαμβάνει χώρα μέσα, η συνολική εσωτερική ενέργεια του συστήματος θα αλλάξει.
* Η αντίδραση μπορεί να απελευθερώσει θερμότητα (εξωθερμική) ή να απορροφήσει θερμότητα (ενδοθερμική), αλλά επειδή δεν εισέρχεται ή αφήνει η θερμότητα ή αφήνει το σύστημα, Q =0.
* Ο πρώτος νόμος γίνεται: Δu =0 (που σημαίνει ότι η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια είναι μηδενική, παρόλο που αλλάζει η σύνθεση του συστήματος).
3. Ένα κλειστό σύστημα χωρίς μεταφορά θερμότητας
* Φανταστείτε ένα εντελώς απομονωμένο σύστημα (χωρίς θερμότητα ή εργασία μπορεί να ανταλλαγεί με το περιβάλλον).
* Οποιεσδήποτε αλλαγές μέσα στο σύστημα θα οφείλονται σε εσωτερικές διαδικασίες και η συνολική εσωτερική ενέργεια θα παραμείνει σταθερή.
* Ο πρώτος νόμος σε αυτή την περίπτωση είναι: Δu =0 , αντανακλώντας το γεγονός ότι δεν γίνεται θερμότητα ή εργασία στο σύστημα.
Βασικά σημεία για να θυμάστε
* Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής δηλώνει ότι η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ενός συστήματος είναι ίση με τη θερμότητα που προστίθεται στο σύστημα μείον το έργο που κάνει το σύστημα: Δu =Q - W .
* Η εργασία γίνεται όταν μια δύναμη ενεργεί σε απόσταση. Στο πλαίσιο της θερμοδυναμικής, αυτό σημαίνει συνήθως μια αλλαγή στον όγκο.
* Εάν δεν υπάρχει αλλαγή στον όγκο (όπως σε ένα σφραγισμένο δοχείο), δεν γίνεται εργασία.
* Αυτά τα παραδείγματα καταδεικνύουν πώς ισχύει ο πρώτος νόμος ακόμη και όταν δεν γίνεται εργασία, δείχνοντας ότι οι εσωτερικές ενεργειακές αλλαγές μπορούν να οδηγηθούν μόνο από τη μεταφορά θερμότητας.
