Termodynamysk proses
Waarmte (Q) is de enerzjy dy't fan it iene objekt nei it oare beweecht fanwegen it temperatuerferskil. Oer systemen en omjouwings is waarmte enerzjy dy't fan systeem nei omjouwing beweecht of enerzjy dy't fan omjouwing nei systeem beweecht, fanwegen it temperatuerferskil. As de systeemtemperatuer heger is as de omjouwingstemperatuer, sil waarmte fan it systeem nei de omjouwing streame. As de omjouwingstemperatuer heger is as de systeemtemperatuer, dan streamt waarmte fan 'e omjouwing nei it systeem.
Waarmte (Q) is enerzjy dy't beweecht fanwegen it temperatuerferskil, wylst arbeid (W) relatearre is oan enerzjy-oerdracht troch arbeid. Bygelyks, as it systeem arbeid docht oan 'e omjouwing, dan beweecht enerzjy fan it systeem nei de omjouwing. Omkeard, as de omjouwing arbeid docht oan it systeem, dan beweecht enerzjy fan omjouwing nei systeem.
Ynterne enerzjy en de earste wet fan termodynamika
De ynterne enerzjy (U) fan it systeem is de som fan alle molekulêre kinetyske enerzjy yn it systeem, plus de hoemannichte fan alle potinsjele enerzjy dy't ûntstiet út de ynteraksje tusken molekulen yn it systeem. As waarmte fan 'e omjouwing nei it systeem streamt (it systeem ûntfangt enerzjy), nimt de enerzjy yn it systeem ta. Omkeard, as it systeem wurk docht oan 'e omjouwing (it systeem jout enerzjy frij), nimt de enerzjy yn it systeem ôf.
Op basis fan it behâld fan enerzjy, feroarje de ynterne enerzjy yn it systeem = waarmte wurdt tafoege oan it systeem (it systeem ûntfangt enerzjy) minus it wurk dat troch it systeem útfierd wurdt (it systeem jout enerzjy frij).
Δ U = ynterne enerzjyferoarings, Q = Waarmte, W = Arbeid
Ynterne enerzjy is de mikroskopyske kwantiteit fan it systeem, sadat de wearde dêrfan net bekend wêze kin. Wylst feroarings yn ynterne enerzjy bekend wurde kinne troch enerzjy tafoege oan it systeem en enerzjy frijjûn troch it systeem yn 'e foarm fan waarmte en arbeid, binne makroskopyske kwantiteiten lykas temperatuer (T), druk (p), folume (V) en massa (m) of guon mol (n) bekend.
Waarmte en arbeid binne allinnich belutsen by it enerzjyferfierproses tusken it systeem en de omjouwing. Waarmte en arbeid is gjin kwantiteit dy't de steat fan it systeem oanjout.
Tekenregels foar waarmte (Q) en arbeid (W)
De tekenregels foar waarmte en arbeid binne oanpast oan de fergeliking fan 'e Earste Wet fan 'e termodynamika. Waarmte (Q) yn 'e boppesteande fergeliking is de waarmte dy't tafoege wurdt oan it systeem (Q posityf), wylst arbeid (W) yn 'e boppesteande fergeliking it wurk is dat troch it systeem dien wurdt (W posityf). As waarmte it systeem ferlit, dan is Q negatyf. As arbeid oan it systeem dien wurdt, dan is W negatyf.
Foarbyld 1:
As der 2000 Joules waarmte tafoege wurdt oan it systeem, wylst it systeem 1000 Joules wurket. Hoefolle feroaret it ynterne enerzjysysteem?
Oplossing
ΔU = Q – W = 2000 – 1000 = 1000 Joule.
It systeem absorbearret 2000 Joule waarmte (systeem ûntfangt enerzjy), it systeem leveret ek 1000 Joule wurk (systeem frijlitten enerzjy). Systeem enerzjyferoaring = 1000 Joule.
Foarbyld 2:
Waarmte 2000 Joules ferlit it systeem. It systeem docht in wurk fan 1000 Joules. Bereken de ynterne enerzjyferoarings fan it systeem.
Oplossing
As it systeem waarmte frijlit, dan is Q negatyf.
ΔU = Q – W = -2000 – 1000= -3000 Joule.
It systeem lit 2000 Joule waarmte frij. It systeem docht ek 1000 Joule wurk (systeemfrijlittingsenerzjy). Sa wurdt de ynterne enerzjy fan it systeem mei 3000 J fermindere.
Foarbyld 3:
2000 Joule waarmte wurdt tafoege oan it systeem, en 1000 Joule wurk wurdt útfierd op it systeem. Bereken de ynterne enerzjyferoarings fan it systeem.
Oplossing
Der is wurk dien oan it systeem, dus W is negatyf.
ΔU = Q – W = 2000 – (-1000) = 3000 Joule.
De ynterne enerzjy fan it systeem nimt ta mei 3000 Joules.
