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Erster Hauptsatz der Thermodynamik
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Das erste Gesetz der Thermodynamik besagt, dass Energie erhalten bleibt und sich aus zwei Komponenten zusammensetzt: einer, die mit Arbeit verbunden ist, und einer anderen, die mit Wärme verbunden ist. Im Gegensatz zur Arbeit kann dieser letztere Teil nicht vollständig in Arbeit umgewandelt werden, was die möglichen Energieumwandlungen einschränkt.
ID:(1398, 0)
Mechanismen
Iframe
Das erste Gesetz der Thermodynamik, auch als Gesetz der Energieerhaltung bekannt, besagt, dass Energie in einem isolierten System weder erschaffen noch zerstört werden kann; sie kann nur übertragen oder umgewandelt werden. Dieses Prinzip besagt, dass die Gesamtenergie eines isolierten Systems konstant bleibt. In praktischen Begriffen bedeutet dies, dass die Änderung der inneren Energie eines Systems gleich der hinzugefügten Wärme abzüglich der vom System geleisteten Arbeit ist. Die innere Energie umfasst die gesamte Energie innerhalb eines Systems, einschließlich der kinetischen und potenziellen Energie auf molekularer Ebene. Wärme ist die Energie, die zwischen Systemen aufgrund eines Temperaturunterschieds übertragen wird, während Arbeit die Energie ist, die übertragen wird, wenn eine Kraft über eine Strecke ausgeübt wird, oft in Zusammenhang mit Volumenänderungen in Gasen. Das erste Gesetz ist grundlegend für die Analyse der Effizienz von Wärmekraftmaschinen, die Leistung von Kühl- und Heizsystemen und das Verständnis von Stoffwechselprozessen in biologischen Systemen. Es bildet die Grundlage für das Verständnis von Energieübertragungen und -umwandlungen in verschiedenen physikalischen Prozessen und stellt sicher, dass die Energie innerhalb eines isolierten Systems immer erhalten bleibt.
Mechanismen
ID:(15250, 0)
Energieeinsparung
Konzept
Das erste Gesetz der Thermodynamik besagt, dass Energie immer erhalten bleibt.
Während in der Mechanik eine ähnliche Erhaltung formuliert wird, die auf nicht dissipative Systeme beschränkt ist (zum Beispiel unter Ausschluss von Reibung), generalisiert die Thermodynamik dies, indem sie nicht nur die mechanische Arbeit, sondern auch die vom System erzeugte oder absorbierte Wärme berücksichtigt.
In diesem Sinne gibt es keine Einschränkungen für die in der Thermodynamik postulierte Energieerhaltung und sie gilt für alle Systeme, solange alle möglichen Energieaustausche und -umwandlungen berücksichtigt werden.
ID:(37, 0)
Ersten Hauptsatzes der Thermodynamik
Konzept
Das erste Gesetz der Thermodynamik wurde durch verschiedene Arbeiten [1,2] entwickelt und besagt, dass Energie erhalten bleibt. Das bedeutet, dass der Interne Energiedifferenz ($dU$) immer gleich der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$) ist, das dem System zugeführt wird (positiv), abzüglich der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$), das vom System geleistet wird (negativ).
Daher haben wir:
| $ dU = \delta Q - \delta W $ |
Während das exakte Differential nicht davon abhängt, wie die Variation ausgeführt wird, hängt das inexakte Differential davon ab. Wenn wir uns auf ein Differential beziehen, ohne anzugeben, dass es inexact ist, wird angenommen, dass es exakt ist.
[1] "Über die quantitative und qualitative Bestimmung der Kräfte", Julius Robert von Mayer, Annalen der Chemie und Pharmacie, 1842
[2] "Über die Erhaltung der Kraft", Hermann von Helmholtz, 1847
ID:(15700, 0)
Druck und Arbeit
Beschreibung
Betrachten wir ein Gas in einem Zylinder, in dem sich ein Kolben bewegen kann. Wenn der Kolben bewegt wird, kann das Gasvolumen durch Kompression verringert werden. Für diese Kompression wird Energie benötigt, die gleich der vom Gas ausgeübten Kraft multipliziert mit der zurückgelegten Strecke des Kolbens ist. Diese Energie kann auch in Bezug auf den Druck dargestellt werden, da Druck durch die Kraft und den Querschnitt des Kolbens definiert wird.
Arbeit kann am System geleistet werden (Kompression) oder vom System auf die externe Umgebung übertragen werden (Expansion).
Da die Mechanische Kraft ($F$) geteilt durch die Abschnitt ($S$) gleich die Druck ($p$) ist:
| $ p \equiv\displaystyle\frac{ F }{ S }$ |
und die Volumenvariation ($dV$) mit der Zurückgelegter Weg ($dx$) gleich ist:
| $ \Delta V = S \Delta s $ |
Die Gleichung für der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) kann wie folgt ausgedrückt werden:
| $ \delta W = F dx $ |
Daher kann sie geschrieben werden als:
| $ \delta W = p dV $ |
ID:(11126, 0)
Erster Hauptsatz der Thermodynamik und Druck
Konzept
Da der Interne Energiedifferenz ($dU$) in Beziehung zu der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$) und der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) steht, wie unten gezeigt:
| $ dU = \delta Q - \delta W $ |
Und es ist bekannt, dass der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) in Beziehung zu die Druck ($p$) und die Volumenvariation ($dV$) steht, wie folgt:
| $ \delta W = p dV $ |
Daher können wir schlussfolgern, dass:
| $ dU = \delta Q - p dV $ |
ID:(15701, 0)
Modell
Top
Parameter
Variablen
Berechnungen
zu 
, dann die Variable auswählen: 
zu 
Berechnungen
Berechnungen
Variable 
Gegeben Berechnen 
Ziel : Gleichung Zu verwenden 
Gleichungen
$ dU = \delta Q - \delta W $
dU = dQ - dW
$ dU = \delta Q - p dV $
dU = dQ - p * dV
$ dV = S dx $
DV = S * Ds
$ \delta W = F dx $
dW = F * dx
$ \delta W = p dV $
dW = p * dV
$ p \equiv\displaystyle\frac{ F }{ S }$
p = F / S
ID:(15309, 0)
Ersten Hauptsatzes der Thermodynamik
Gleichung
Der Interne Energiedifferenz ($dU$) ist immer gleich der Menge von der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$), die dem System zugeführt wird (positiv), abzüglich der Menge von der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$), die vom System durchgeführt wird (negativ):
| $ dU = \delta Q - \delta W $ |
ID:(9632, 0)
Arbeit
Gleichung
Die Beziehung zwischen Arbeit und unseren Handlungen hängt von der Abhängigkeit von der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) von der zurückgelegten Strecke ab. Wenn wir eine Mechanische Kraft ($F$) in Betracht ziehen, um ein Objekt entlang von ein Zurückgelegter Weg ($dx$) zu bewegen, kann die benötigte Energie wie folgt ausgedrückt werden:
| $ \delta W = F dx $ |
Die Notation $\delta W$ wird verwendet, um die Veränderung der Arbeit anzugeben, im Gegensatz zu $dW$, was uns daran erinnert, dass ihr Wert vom Prozess der Veränderung der Länge $dx$ abhängt. Ein Beispiel hierfür wäre, wenn die Verschiebung in einem Gas erfolgen würde und eine Veränderung darin auftritt, in welchem Fall:
$\delta W < Fdx$
ID:(3202, 0)
Definition des Drucks
Gleichung
Die Druck der Wassersäule ($p$) wird aus die Kraft der Säule ($F$) und die Column Abschnitt ($S$) wie folgt berechnet:
| $ p \equiv\displaystyle\frac{ F }{ S }$ |
ID:(4342, 0)
Volumenelement
Gleichung
Wenn wir ein Rohr mit einer die Rohr Sektion ($S$) haben, das eine Strecke von der Rohrelement ($\Delta s$) entlang seiner Achse bewegt hat, nachdem es der Volumenelement ($\Delta V$) verschoben wurde, dann ist es gleich:
| $ dV = S dx $ |
| $ \Delta V = S \Delta s $ |
ID:(3469, 0)
Arbeit und Druck
Gleichung
Der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) ist gleich die Druck ($p$) multipliziert mit die Volumenvariation ($dV$):
| $ \delta W = p dV $ |
Da die Mechanische Kraft ($F$) geteilt durch die Abschnitt ($S$) gleich die Druck ($p$) ist:
| $ p \equiv\displaystyle\frac{ F }{ S }$ |
und die Volumenvariation ($dV$) mit der Zurückgelegter Weg ($dx$) gleich ist:
| $ \Delta V = S \Delta s $ |
Die Gleichung für der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) kann wie folgt ausgedrückt werden:
| $ \delta W = F dx $ |
Daher kann sie geschrieben werden als:
| $ \delta W = p dV $ |
ID:(3468, 0)
Erster Hauptsatz der Thermodynamik und Druck
Gleichung
Mit dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik kann dies in Bezug auf der Interne Energiedifferenz ($dU$), der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$), die Druck ($p$) und die Volumenvariation ($dV$) ausgedrückt werden als:
| $ dU = \delta Q - p dV $ |
Da der Interne Energiedifferenz ($dU$) in Beziehung zu der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$) und der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) steht, wie unten gezeigt:
| $ dU = \delta Q - \delta W $ |
Und es ist bekannt, dass der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) in Beziehung zu die Druck ($p$) und die Volumenvariation ($dV$) steht, wie folgt:
| $ \delta W = p dV $ |
Daher können wir schlussfolgern, dass:
| $ dU = \delta Q - p dV $ |
ID:(3470, 0)