De verandering in interne energie van een gesloten systeem is gelijk aan de warmte toegevoegd aan het systeem minus het werk dat door het systeem is gedaan.

Wiskundig kan dit worden uitgedrukt als:

Δu =q - w

Waar:

* Δu is de verandering in interne energie van het systeem

* Q is de warmte toegevoegd aan het systeem

* W Wordt het werk gedaan door het systeem

Verklaring:

* interne energie (u) is de totale energie die de moleculen in een systeem bezitten, inclusief kinetische energie (vanwege beweging) en potentiële energie (vanwege positie en interacties).

* warmte (q) is de overdracht van thermische energie tussen objecten bij verschillende temperaturen.

* werk (w) wordt de energie overgedragen wanneer een kracht een verplaatsing veroorzaakt. In een thermodynamisch systeem wordt werk vaak gedaan door uit te breiden tegen een druk, zoals wanneer een gas een zuiger duwt.

Sleutelpunten:

* Positief Q: Warmte toegevoegd aan het systeem verhoogt zijn interne energie.

* Negatief Q: Warmte verwijderd uit het systeem vermindert zijn interne energie.

* positief w: Werk gedaan door het systeem vermindert zijn interne energie.

* negatief w: Werk gedaan aan het systeem verhoogt zijn interne energie.

Voorbeelden:

* Een gas verwarmen in een container: Als u warmte toevoegt aan een gas in een rigide container, zal de interne energie van het gas toenemen (Δu> 0). Omdat de container rigide is, wordt er geen werk gedaan (w =0).

* Uitbreiding van gas in een zuiger: Als u een gas toestaat uit te breiden tegen een zuiger, werkt het gas op de zuiger (w> 0). Als er geen warmte wordt toegevoegd (q =0), zal de interne energie van het gas afnemen (Δu <0).

Samenvattend:

De eerste wet van de thermodynamica benadrukt het behoud van het energieprincipe. Energie kan niet worden gecreëerd of vernietigd, maar het kan worden overgedragen tussen verschillende vormen, zoals warmte en werk. Het begrijpen van deze relatie is cruciaal op verschillende gebieden, waaronder engineering, chemie en natuurkunde.