První termodynamický zákon

 Myšlenkový pokus:

plyn v nádobě





plyn stlačujeme pístem zahříváme nádobu s plynem
působíme na píst silou - konáme práci
plyn přijímá teplo

zvyšuje se U plynu konáním práce zvyšuje se U plynu tepelnou výměnou

Oba procesy současně, potom celková změna vnitřní energie plynu bude rovna


ΔU = W + Q 


PRVNÍ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON

Přírůstek vnitřní energie soustavy (ΔU) je roven součtu práce (W) vykonané okolními tělesy působící na soustavu  a tepla (Q) odevzdaného okolními tělesy soustavě.

Poznámky: 

  1. Značení
    • soustava přijímá energii: W>0, Q>0   →   ΔU>0 (U se zvýšila)
    • soustava odevzdává energii: W<0, Q<0   →   ΔU<0 (U se snížila)
  2. Speciální případy (víme ΔU = W + Q) jestliže 
    • Q = 0   →    ΔU = W 
      • (vnitřní energie soustavy se mění pouze konáním práce, neprobíhá tepelná výměna mezi soustavou a okolím)
    • W = 0   →   ΔU = Q 
      • (vnitřní energie se mění pouze tepelnou výměnou)
  3. Jiný zápis I. termodynamického zákona
platí: ΔU = W + Q (W = práce vykonaná vnějšími silami, soustava přijímá energii)
jestliže ale soustava sama koná práci (W = -W´) potom ΔU = -W´ + Q


Q = ΔU + W´

PRVNÍ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON (jiné znění a zápis)

Teplo (Q) přijaté soustavou (odevzdané vnějšími silami) je rovno součtu přírůstku vnitřní energie soustavy (ΔU) a práce (W´), kterou soustava vykoná.


ÚLOHY

ÚLOHA 1:
Při stlačení plynu uzavřeného v nádobě s pohyblivým pístem byla vykonána práce 2,5 kJ, plyn byl současně ohříván tak, že přijal teplo 1,2 kJ. Jak se při tomto ději změnila vnitřní energie plynu?
(zvýšila se o 3,7 kJ)

ÚLOHA 2:
Termodynamická soustava přijme z okolí teplo 3,6 kJ a současně vykoná práci 2,9 kJ. Jak se změní vnitřní energie soustavy?
(zvýší se o 0,7 kJ)