Θερμοδυναμική διαδικασία
Η θερμότητα (Q) είναι η ενέργεια που μετακινείται από το ένα αντικείμενο στο άλλο λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας. Σχετικά με τα συστήματα και τα περιβάλλοντα, η θερμότητα είναι η ενέργεια που μετακινείται από σύστημα σε περιβάλλον ή η ενέργεια που μετακινείται από περιβάλλον σε σύστημα, λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας. Εάν η θερμοκρασία του συστήματος είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, η θερμότητα θα ρέει από το σύστημα στο περιβάλλον. Εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία του συστήματος, τότε η θερμότητα ρέει από το περιβάλλον στο σύστημα.
Η θερμότητα (Q) είναι η ενέργεια που κινείται λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας, ενώ το έργο (W) σχετίζεται με τη μεταφορά ενέργειας μέσω του έργου. Για παράδειγμα, εάν το σύστημα παράγει έργο στο περιβάλλον, τότε η ενέργεια μετακινείται από το σύστημα στο περιβάλλον. Αντίθετα, εάν το περιβάλλον παράγει έργο στο σύστημα, τότε η ενέργεια μετακινείται από περιβάλλον σε σύστημα.
Internal energy and the first law of thermodynamics
The internal energy (U) of the system is the sum of all the molecular kinetic energy in the system, plus the amount of all potential energy arising from the interaction between molecules in the system. If heat flows from the environment to the system (the system receives energy), the energy in the system increases. Conversely, if the system does work on the environment (the system releases energy), energy in the system decreases.
Based on the conservation of energy, the internal energy changes in the system = heat is added to the system (the system receives energy) minus the work performed by the system (the system releases energy).
ΔU = internal energy changes, Q = Heat, W = Work
Internal energy is the microscopic quantity of the system so that its value cannot be known. While changes in internal energy can be known through energy added to the system and energy released by the system in the form of heat and work. In contrast, macroscopic quantities such as temperature (T), pressure (p), volume (V) and mass (m) or some moles (n), are known.
Heat and work are only involved in the energy transfer process between the system and the environment. Heat and work is not a quantity that states the state of the system.
Sign rules for Heat (Q) and Work (W)
The sign rules for Heat and Work are adjusted to the equation of First Law of Thermodynamic. Heat (Q) in the above equation is the heat that is added to the system (Q positive), while work (W) in the above equation is the work done by the system (W positive). If heat leaves the system, then Q is negative. If work is done on the system, then W is negative.
Παράδειγμα 1:
If heat 2000 Joule is added to the system, while the system does work 1000 Joule. How many the change of system internal energy?
Λύση
ΔU = Q – W = 2000 – 1000= 1000 Joule.
The system absorbs heat 2000 Joule (system receiving energy), the system also delivers 1000 Joule of work (system release energy). System energy change = 1000 Joule.
Παράδειγμα 2:
Heat 2000 Joule leaves the system. The system does a 1000 Joule work. Calculate the system’s internal energy changes.
Λύση
If system release heat, then Q is negative.
ΔU = Q – W = -2000 – 1000= -3000 Joule.
The system releases 2000 Joule heat. The system also performs 1000 Joule work (system release energy). Thus, the internal energy of the system is reduced by 3000 J.
Παράδειγμα 3:
2000 Joule heat is added to the system, and 1000 Joules work is performed on the system. Calculate the system’s internal energy changes.
Λύση
Work was done on the system, so W is negative.
ΔU = Q – W = 2000 – (-1000) = 3000 Joule.
The internal energy of the system increases by 3000 Joules.
