ترمودینامیک 2

 

قانون اول ترمودینامیك:

این قانون درواقع همان قانون پایستگی انرژی است0كه در مورد فرآیندهای ترمودینامیكی به­كار می­رود0 اگر دستگاه درفرآیندی گرمای Q را بگیرد و كار W برروی آن انجام شود تغییر انرژی­درونی­آن  برطبق رابطه­ی  ΔU = Q + Wداده می­شود0 این رابطه ؛ قانون اول ترمودینامیك ؛ نامیده می­شود0

 &نكته  :   

 

در این رابطه اگر دستگاه  در فرآیندی  گرما بگیردQ  >  0    و اگر گرما از دست بدهد    Q < 0  است ودرصورتی كه محیط روی دستگاه كار انجام  دهد W > 0  واكر دستگاه روی محیط كار انجام دهد  W < 0 می باشد 0 بنابراین  هنگامی كه دستگاه با محیط تبادل انرژی دارد ΔU  ممكن است  منفی  یا مثبت یا صفر باشد 0

 توجه‼ :

گرما وكاری كه بین دستگاه  ومحیط مبادله  می شود فقط در حین فرآیند  معنا دارد 0 درواقع می توا ن  گفت  كه انتقال  انرژی  بین  دستگاه  و  محیط از طریق كار و گرما صورت می گیرد  0 پس از اتمام  فرآیند  انرژی ها به صورت انرژی  درونی  دستگاه  در می آیند  و دیگر نمی توانیم  از موجودی  گرما وكار دستگاه  صحبت كنیم 0حتی نمی توانیم  مشخص كنیم  كه  كدام بخش از  افزایش  انرژی درونی  از كار وكدام بخش از گرما ناشی شده است 0

این وضع  را می توان به دریاچه ای  تشبیه كرد كه آب آن  دراثر باران و آب رودخانه افزایش می یابد پس از این افزایش نمی توان گفت كه كدام بخش از آن از طریق  باران  تأمین شده است  وكدام بخش از طریق  آب رودخانه 0

 " تمرین  :

 

 دریك فرآیند ترمودینامیكی دستگاه 50J گرما می­گیرد
20J كار انجام می­دهد تغییر انرژی­درونی آن چندژول است.

     &نكته  :   

هنگامی كه دستگاه  كار انجام می­دهد به این  معناست كه محیط  كار می­گیرد  و دستگاه كار از دست  می دهد . به همین دلیل علامت  مقدار W را منفی در نظر می­گیریم یعنی  :    W = -20

" تمرین  :

دمای گازی رااز200 K     به  500 K می رسانیم در صورتی كه تعداد مول های گاز   10 mol  باشد تغییر انرژی درونی آن چند ژول است

" تمرین  :

 

نشان­دهيد تغيير انرژي دروني گازكامل­تك­اتمي  از رابطه­ي زیر به­دست­مي­آيد

ΔU =3/2 (P₂ V ₂ -  P₁ V₁ )

" تمرین  :

 

نمودار   P –V برای گازكامل تك اتمی  داده شده است تغییر انرژی  درونی  آن را در این فرآیند به دست آورید

 

" تمرین  :

 

فرآیندهای ترمودینامیكی  a ,b , c مطابق شكل روبه­رو انجام­شده است0 تغییر انرژی درونی آن­ها را مقایسه­كنید

 

 

" تمرین  :

 

  نمودار زیر نشان­ می­دهدكه یك­بار گاز را از طریق abc
منبسط كرده و یك­بار  از  مسیر ac  منبسط می­كنیم0در صورتی­که  T_a  = T_c  باشد  تغییر  انرژی  درونی را در هریك از این دو مسیر  حساب­كنید

 

 

" تمرین  :

 

 در نمودار مقابل U_ab Δ  و    W  و  Q    را از دو   مسیر       acb ,  adb مقایسه­كنید

 

 

" تمرین  :

 

كار انجام­شده توسط دستگاه را به كمك نموداربه­دست­آورید