Proses thermodynamig
Gwres (Q) yw'r ynni sy'n symud o un gwrthrych i'r llall oherwydd y gwahaniaeth tymheredd. Ynglŷn â systemau ac amgylcheddau, gwres yw ynni sy'n symud o system i amgylchedd neu ynni sy'n symud o amgylchedd i system, oherwydd y gwahaniaeth tymheredd. Os yw tymheredd y system yn uwch na'r tymheredd amgylchynol, bydd gwres yn llifo o'r system i'r amgylchedd. Os yw tymheredd yr amgylchynol yn uwch na thymheredd y system, yna mae gwres yn llifo o'r amgylchedd i'r system.
Mae gwres (Q) yn ynni sy'n symud oherwydd y gwahaniaeth tymheredd, tra bod gwaith (W) yn gysylltiedig â throsglwyddo ynni trwy waith. Er enghraifft, os yw'r system yn gwneud gwaith ar yr amgylchedd, yna mae ynni'n symud o'r system i'r amgylchedd. I'r gwrthwyneb, os yw'r amgylchedd yn gwneud gwaith ar y system, yna mae ynni'n symud o amgylchedd i system.
Ynni mewnol a chyfraith gyntaf thermodynameg
Egni mewnol (U) y system yw swm yr holl egni cinetig moleciwlaidd yn y system, ynghyd â swm yr holl egni potensial sy'n deillio o'r rhyngweithio rhwng moleciwlau yn y system. Os yw gwres yn llifo o'r amgylchedd i'r system (mae'r system yn derbyn egni), mae'r egni yn y system yn cynyddu. I'r gwrthwyneb, os yw'r system yn gwneud gwaith ar yr amgylchedd (mae'r system yn rhyddhau egni), mae'r egni yn y system yn lleihau.
Yn seiliedig ar gadwraeth ynni, mae'r newidiadau ynni mewnol yn y system = mae gwres yn cael ei ychwanegu at y system (mae'r system yn derbyn ynni) minws y gwaith a gyflawnir gan y system (mae'r system yn rhyddhau ynni).
Δ U = newidiadau ynni mewnol, Q = Gwres, W = Gwaith
Egni mewnol yw maint microsgopig y system fel na ellir gwybod ei werth. Er y gellir gwybod newidiadau mewn egni mewnol trwy egni a ychwanegir at y system ac egni a ryddheir gan y system ar ffurf gwres a gwaith. Mewn cyferbyniad, mae meintiau macrosgopig fel tymheredd (T), pwysau (p), cyfaint (V) a màs (m) neu rai molau (n), yn hysbys.
Dim ond yn y broses trosglwyddo ynni rhwng y system a'r amgylchedd y mae gwres a gwaith yn rhan ohoni. Nid yw gwres a gwaith yn faint sy'n nodi cyflwr y system.
Rheolau arwyddion ar gyfer Gwres (Q) a Gwaith (W)
Mae'r rheolau arwyddion ar gyfer Gwres a Gwaith wedi'u haddasu i hafaliad Deddf Gyntaf Thermodynameg. Gwres (Q) yn yr hafaliad uchod yw'r gwres sy'n cael ei ychwanegu at y system (Q positif), tra bod gwaith (W) yn yr hafaliad uchod yw'r gwaith a wneir gan y system (W positif). Os yw gwres yn gadael y system, yna mae Q yn negatif. Os yw gwaith yn cael ei wneud ar y system, yna mae W yn negatif.
Enghraifft 1:
Os ychwanegir 2000 Joule o wres at y system, tra bod y system yn gweithio 1000 Joule. Faint mae'r system ynni fewnol yn newid?
Ateb
Δ U = Q – W = 2000 – 1000= 1000 Joule.
Mae'r system yn amsugno 2000 Joule o wres (egni sy'n derbyn y system), mae'r system hefyd yn darparu 1000 Joule o waith (egni rhyddhau'r system). Newid ynni'r system = 1000 Joule.
Enghraifft 2:
Mae gwres o 2000 Joule yn gadael y system. Mae'r system yn gwneud gwaith o 1000 Joule. Cyfrifwch newidiadau ynni mewnol y system.
Ateb
Os yw'r system yn rhyddhau gwres, yna mae Q yn negatif.
Δ U = Q – W = -2000 – 1000= -3000 Joule.
Mae'r system yn rhyddhau gwres o 2000 Joule. Mae'r system hefyd yn cyflawni gwaith o 1000 Joule (ynni rhyddhau system). Felly, mae ynni mewnol y system yn cael ei leihau 3000 J.
Enghraifft 3:
Ychwanegir 2000 Joule o wres at y system, a chyflawnir 1000 Joule o waith ar y system. Cyfrifwch newidiadau ynni mewnol y system.
Ateb
Gwnaed gwaith ar y system, felly mae W yn negatif.
Δ U = Q – W = 2000 – (-1000) = 3000 Joule.
Mae egni mewnol y system yn cynyddu 3000 Joule.
