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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)
Druck und Arbeit
Zitat
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 ($\Delta V$) 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
Beschreibung
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.
Variablen
Berechnungen
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,
dann die Variable auswählen: 
zu 
Berechnungen
Variable
Gegeben
Berechnen
Ziel :
Gleichung
Zu verwenden
Gleichungen
(ID 3202)
Da die Mechanische Kraft ($F$) geteilt durch die Abschnitt ($S$) gleich die Druck ($p$) ist:
| $ p \equiv\displaystyle\frac{ F }{ S }$ |
und die Volumenvariation ($\Delta V$) mit der Zurückgelegter Weg ($dx$) gleich ist:
| $ \Delta V = S \Delta s $ |
Die Gleichung f r der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) kann wie folgt ausgedr ckt werden:
| $ \delta W = F dx $ |
Daher kann sie geschrieben werden als:
| $ \delta W = p dV $ |
(ID 3468)
(ID 3469)
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 ($\Delta V$) steht, wie folgt:
| $ \delta W = p dV $ |
Daher k nnen wir schlussfolgern, dass:
| $ dU = \delta Q - p dV $ |
(ID 3470)
(ID 15700)
(ID 15701)
Beispiele
Das erste Gesetz der Thermodynamik, auch als Gesetz der Energieerhaltung bekannt, besagt, dass Energie in einem isolierten System weder erschaffen noch zerst rt werden kann; sie kann nur bertragen oder umgewandelt werden. Dieses Prinzip besagt, dass die Gesamtenergie eines isolierten Systems konstant bleibt. In praktischen Begriffen bedeutet dies, dass die nderung der inneren Energie eines Systems gleich der hinzugef gten W rme abz glich der vom System geleisteten Arbeit ist. Die innere Energie umfasst die gesamte Energie innerhalb eines Systems, einschlie lich der kinetischen und potenziellen Energie auf molekularer Ebene. W rme ist die Energie, die zwischen Systemen aufgrund eines Temperaturunterschieds bertragen wird, w hrend Arbeit die Energie ist, die bertragen wird, wenn eine Kraft ber eine Strecke ausge bt wird, oft in Zusammenhang mit Volumen nderungen in Gasen. Das erste Gesetz ist grundlegend f r die Analyse der Effizienz von W rmekraftmaschinen, die Leistung von K hl- und Heizsystemen und das Verst ndnis von Stoffwechselprozessen in biologischen Systemen. Es bildet die Grundlage f r das Verst ndnis von Energie bertragungen und -umwandlungen in verschiedenen physikalischen Prozessen und stellt sicher, dass die Energie innerhalb eines isolierten Systems immer erhalten bleibt.
(ID 15250)
Das erste Gesetz der Thermodynamik besagt, dass Energie immer erhalten bleibt.
W hrend in der Mechanik eine hnliche Erhaltung formuliert wird, die auf nicht dissipative Systeme beschr nkt 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 W rme ber cksichtigt.
In diesem Sinne gibt es keine Einschr nkungen f r die in der Thermodynamik postulierte Energieerhaltung und sie gilt f r alle Systeme, solange alle m glichen Energieaustausche und -umwandlungen ber cksichtigt werden.
(ID 37)
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. F r diese Kompression wird Energie ben tigt, die gleich der vom Gas ausge bten Kraft multipliziert mit der zur ckgelegten 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 bertragen 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 ($\Delta V$) mit der Zurückgelegter Weg ($dx$) gleich ist:
| $ \Delta V = S \Delta s $ |
Die Gleichung f r der Differential ungenaue Arbeits ($\delta W$) kann wie folgt ausgedr ckt werden:
| $ \delta W = F dx $ |
Daher kann sie geschrieben werden als:
| $ \delta W = p dV $ |
(ID 11126)
(ID 15309)
ID:(1398, 0)