Διδακτικά Βιβλία του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου

Αναζήτηση

Βρες
Εμφάνιση

1.4 1ος Νόμος της Θερμοδυναμικής

Απ' όλα όσα αναφέραμε συμπεραίνουμε ότι η αρχή διατήρησης της ενέργειας μπορεί να επαναδιατυπωθεί, έτσι ώστε να περιλαμβάνει και περιπτώσεις όπως αυτές που θεωρήσαμε, στις οποίες η μηχανική ενέργεια φαίνεται ότι δε διατηρείται. Η νέα αυτή διατύπωση θα αποτελεί τον: «Πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής».

Η θερμότητα που ανταλλάσσει ένα σώμα με το περιβάλλον του μπορεί να θεωρηθεί είτε ως μηχανικό έργο είτε ως μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ή ότι είναι και τα δυο.

Μπορούμε να εκφράσουμε τα προηγούμενα με τη μορφή μιας εξίσωσης: Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής: Q = W + ΔU (1α)

Όπου: Q= Η θερμότητα που προσφέρεται στο σώμα. W= Το μηχανικό έργο που παράγει το σώμα. ΔU= Η αύξηση της εσωτερικής ενέργειας του σώματος.

Αναδιατάσσοντας τη σχέση 1α έχουμε: [pic] Η σχέση (1 β) μπορεί να θεωρηθεί ως ο ορισμός της μεταβολής της εσωτερικής ενέργειας.

Εικ. 1.19 Διάταξη για την πειραματική διερεύνηση του 1ου νόμου.

Ένα σώμα που δεν αλληλεπιδρά με το περιβάλλον του ονομάζεται απομονωμένο σώμα.

Ένα απομονωμένο σώμα ούτε θα παράγει έργο ούτε θα καταναλώνει έργο (W = 0), επίσης δε θα δέχεται ούτε θα δίνει θερμότητα στο περιβάλλον του (Q = 0). Συνεπώς, σε ένα τέτοιο σώμα (απομονωμένο) έχουμε: ΔU = Q-W= 0-0 = 0

Οδηγούμεθα έτσι σε μια διαφορετική αλλά ισοδύναμη διατύπωση του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής, που είναι η εξής:

Η εσωτερική ενέργεια ενός απομονωμένου σώματος παραμένει σταθερή.