החוק הראשון של התרמודינמיקה – הבדלי גרסאות

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
EmausBot (שיחה | תרומות)
מ בוט מוסיף: bs:Prvi zakon termodinamike
Xqbot (שיחה | תרומות)
שורה 45: שורה 45:
[[cs:První termodynamický zákon]]
[[cs:První termodynamický zákon]]
[[da:Termodynamikkens 1. lov]]
[[da:Termodynamikkens 1. lov]]
[[de:Thermodynamik#Erster_Hauptsatz]]
[[de:Thermodynamik#Erster Hauptsatz]]
[[el:Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος]]
[[el:Πρώτος θερμοδυναμικός νόμος]]
[[eo:Unua leĝo de termodinamiko]]
[[eo:Unua leĝo de termodinamiko]]
[[es:Primera ley de la termodinámica]]
[[es:Primera ley de la termodinámica]]

גרסה מ־03:41, 7 בינואר 2011

החוק הראשון של התרמודינמיקה הוא הכללה של חוק שימור האנרגיה שמוסיפה את האפשרות של שינוי באנרגיה של מערכת דרך מעבר חום אליה או ממנה, ולא רק דרך עבודה. בכך הוא מאפשר הרחבה של מושג שימור האנרגיה מתחום המכניקה הרגילה לתחום התרמודינמיקה.

מבחינה אינטואיטיבית, החוק אומר שאנרגיה של מערכת מורכבת בעצם מהחום שאגור בתוכה ומהיכולת שלה לבצע עבודה. כלומר, באופן בסיסי בטבע, אנרגיה יכולה לבוא לידי ביטוי בצורות של חום או עבודה בלבד ולכן על מנת לחשב את האנרגיה של מערכת יש לסכום שני גדלים שונים אלה.

ניסוח פורמאלי

הניסוח הפורמאלי של החוק נתון על ידי:

כאשר היא האנרגיה הפנימית של המערכת, העבודה שבוצעה על המערכת ו- החום שזרם לתוך למערכת.

עבור שינויים אינפיניטיסמאליים החוק נכתב בצורה:

,

הסימון מעיד שהשינויים בחום ובעבודה אינם ביטויים המהווים דיפרנציאל שלם, משום שהחום והעבודה אינן פונקציות מצב של המערכת, התלויות רק במצב הנוכחי של המערכת.

בתהליכים הפיכים אפשר לכתוב את החוק בצורה:

,

כאשר היא הטמפרטורה, האנטרופיה, הלחץ ו- הנפח.

הביטוי לעבודה שנעשתה על המערכת הוא , וזוהי העבודה הרגילה, כפי שאפשר לראות אם חושבים על גידול נפח של מערכת לכיוון אחד במרחק , כנגד לחץ , כאשר שטח המגע בין המערכת לבין הסביבה הוא . במקרה זה העבודה האינפיטיסימאלית שהמערכת מבצעת היא:

.

העבודה שמתבצעת על המערכת היא מינוס עבודה זו. דרך אחרת לראות את הסיבה למינוס היא שכשהמערכת מגדילה את הנפח, הכוח שמופעל עליה פועל נגד כיוון ההתפשטות שלה.

הביטוי לחום שנכנס למערכת הוא , כאשר מושג האנטרופיה הומצא למעשה משום ש אינו דיפרנציאל שלם, כלומר הגודל אינו פונקציית מצב, והיה צורך למצוא גודל שהוא כן פונקציית מצב ושעבורו יהיה אפשר לכתוב דיפרנציאל. הסימן הוא חיובי, שכן כאשר זורם חום למערכת, גדלה האנטרופיה שלו.

אבר נוסף שנכנס לחוק לעתים קשור באפשרות להוצאת או הוספת חלקיקים למערכת. איבר זה הוא , כאשר הוא מספר החלקיקים מסוג במערכת, ו האו הפוטנציאל הכימי עבור סוג זה, כך שאפשר לכתוב את החוק כ: .

ראו גם