Processus thermodynamicus
Calor (Q) est energia quae ab uno objecto ad aliud movetur propter differentiam temperaturae. De systematibus et ambitu, calor est energia movens a systemate ad ambitum vel energia movens ab ambiente ad systema, propter differentiam temperaturae. Si temperatura systematis altior est quam temperatura ambientis, calor a systemate ad ambitum fluet. Si temperatura ambientis altior est quam temperatura systematis, tum calor ab ambiente ad systema fluit.
Calor (Q) est energia quae propter differentiam temperaturae movetur, dum opus (W) ad translationem energiae per opus refertur. Exempli gratia, si systema opus in ambiente facit, tum energia a systemate ad ambitum movetur. Contra, si ambitus opus in systemate facit, tum energia ab ambiente ad systema movetur.
Energia interna et lex prima thermodynamicae
Energia interna (U) systematis est summa omnis energiae cineticae molecularis in systemate, una cum quantitate omnis energiae potentialis ex interactione inter moleculas in systemate ortae. Si calor ex ambiente in systema fluit (systema energiam accipit), energia in systemate augetur. Contra, si systema in ambientem laborat (systema energiam emittit), energia in systemate decrescit.
Secundum conservationem energiae, energia interna in systemate mutatur = calor systemati additur (systema energiam accipit) dempto opere a systemate peracto (systema energiam emittit).
Δ U = mutationes energiae internae, Q = Calor, W = Opus
Energia interna est quantitas microscopica systematis, ita ut eius valor cognosci non possit. Mutationes autem energiae internae per energiam systemati additam et energiam a systemate in forma caloris et operis emissam cognosci possunt. Contra, quantitates macroscopicae, ut temperatura (T), pressio (p), volumen (V) et massa (m) vel nonnulli moles (n), notae sunt.
Calor et opus tantum in processu translationis energiae inter systema et ambitum versantur. Calor et opus non sunt quantitas quae statum systematis indicat.
Regulae signorum pro Calore (Q) et Opere (W)
Regulae signorum pro Calore et Opere ad aequationem Primae Legis Thermodynamicae accommodantur. Calor (Q) in aequatione supra est calor qui systemati additur (Q positivum), dum opus (W) in aequatione supra est opus a systemate factum (W positivum). Si calor systema relinquit, tum Q negativum est. Si opus in systemate fit, tum W negativum est.
Exemplum 1:
Si calor 2000 Joulium systemati addatur, dum systema 1000 Joulium laborat, quanto energia interna systematis mutatur?
Solutio
Δ U = Q – W = 2000 – 1000 = 1000 Joulia.
Systema 2000 Joulia caloris absorbet (systema energiam recipiens), systema etiam 1000 Joulia operis tradit (systema energiam emittens). Mutatio energiae systematis = 1000 Joulia.
Exemplum 2:
Calor 2000 Joulium systema exit. Systema opus 1000 Joulium facit. Mutationes energiae internae systematis calcula.
Solutio
Si systema calorem emittit, tum Q negativum est.
Δ U = Q – W = -2000 – 1000 = -3000 Joulia.
Systema calorem 2000 Joulium emittit. Systema etiam opus 1000 Joulium (energia systematis emissa) perficit. Ita energia interna systematis 3000 Joulium reducitur.
Exemplum 3:
Duo milia Joulium calor systemati additur, et mille Joulium opus in systemate perficitur. Mutationes energiae internae systematis calcula.
Solutio
Opus in systemate perfectum est, ergo W negativum est.
Δ U = Q – W = 2000 – (-1000) = 3000 Joulia.
Energia interna systematis tribus milibus Jouliis augetur.
