Science >> Wetenschap >  >> Energie

Hoe werken hitte en interne energieverbruik?

Warmte, werk en interne energie zijn allemaal fundamentele concepten in de thermodynamica en zijn ingewikkeld gerelateerd:

interne energie (u):

* Vertegenwoordigt de totale energie die door een systeem wordt bezeten vanwege de beweging en interactie van zijn samenstellende deeltjes (atomen en moleculen).

* Inclusief kinetische energie (van beweging) en potentiële energie (van interacties).

* Is een statusfunctie, wat betekent dat deze alleen afhankelijk is van de huidige status van het systeem, niet van het pad dat is genomen om die status te bereiken.

warmte (q):

* De overdracht van thermische energie tussen objecten of systemen bij verschillende temperaturen.

* Vertegenwoordigt de energie die stroomt door een temperatuurverschil.

* Is een procesfunctie, wat betekent dat het afhangt van het pad dat tijdens de energieoverdracht is genomen.

* Kan positief zijn (warmte toegevoegd aan het systeem) of negatief (warmte verwijderd uit het systeem).

werk (w):

* Energie overgedragen als gevolg van een kracht die over een afstand werkt.

* Kan mechanisch werk zijn (bijv. Een zuiger duwen), elektrisch werk (bijv. Een motor lopen) of andere vormen.

* Is ook een procesfunctie, afhankelijk van het genomen pad.

* Kan positief zijn (werk verricht door het systeem) of negatief (werk gedaan op het systeem).

De eerste wet van de thermodynamica:

* Deze wet stelt dat de verandering in interne energie (Δu) van een gesloten systeem gelijk is aan de warmte toegevoegd aan het systeem (q) minus het werk dat wordt gedaan door het systeem (w):

Δu =q - w

Relatieoverzicht:

* Warmte en werk zijn de mechanismen voor het veranderen van de interne energie van een systeem.

* Het toevoegen van warmte aan een systeem verhoogt zijn interne energie, terwijl het werken aan een systeem zijn interne energie vermindert.

* De eerste wet van de thermodynamica biedt de kwantitatieve relatie tussen deze drie hoeveelheden.

Voorbeeld:

Stel je voor dat een gesloten container van gas wordt verwarmd. De toegevoegde warmte (Q) zal de interne energie (U) van het gas verhogen, waardoor de moleculen sneller bewegen en de druk verhogen. Als de container zich mag uitbreiden, zal het gas werkzaamheden doen (W) door tegen de omliggende omgeving te duwen. De verandering in interne energie zal gelijk zijn aan de warmte toegevoegd minus het gedaan werk.

Sleutelpunten:

* Warmte en werk zijn geen eigenschappen van het systeem zelf, maar vertegenwoordigen eerder energietransfers.

* Interne energie is een eigenschap van het systeem, die zijn totale energie -inhoud vertegenwoordigt.

* De eerste wet van de thermodynamica is een fundamenteel principe dat energietransformaties regelt.

Inzicht in de relatie tussen warmte, werk en interne energie is cruciaal voor het begrijpen van verschillende thermodynamische processen en hun toepassingen.