Sari la conținut

Capitolul 5 · Lecția 5.1 din 2

Principiul I al termodinamicii

Energia internă, lucrul mecanic în termodinamică, căldura și aplicarea principiului I.

Capitolul 5: Termodinamică: principiile termodinamiciiConținut verificat

Pe scurt pentru BAC · 5 idei

  • Principiul I, ΔU=Q−L\Delta U = Q - L, este legea conservării energiei aplicată proceselor termice.
  • Convenția de semne: Q>0Q > 0 când gazul primește căldură, iar L>0L > 0 când gazul efectuează lucru prin destindere.
  • Energia internă a gazului ideal depinde doar de temperatură, iar la presiune constantă lucrul mecanic este L=pΔVL = p \Delta V.
  • La izocoră L=0L = 0, deci ΔU=Q\Delta U = Q, iar la izotermă ΔU=0\Delta U = 0, deci Q=LQ = L.
  • La adiabatică nu există schimb de căldură, Q=0Q = 0, deci ΔU=−L\Delta U = -L și gazul care se destinde se răcește.
Pe această pagină6 secțiuni

Mărimile din joc

  1. Energia internă UU: suma energiilor cinetice și potențiale ale moleculelor; pentru gazul ideal depinde DOAR de temperatură.
  2. Căldura QQ: energia schimbată prin contact termic; Q>0Q > 0 primită, Q<0Q < 0 cedată.
  3. Lucrul mecanic LL: energia schimbată prin variația volumului; în convenția uzuală de la noi, L>0L > 0 efectuat DE gaz (destindere), L<0L < 0 primit de gaz (comprimare). La presiune constantă: L=pΔVL = p \Delta V.

Enunțul principiului I

ΔU=Q−L\Delta U = Q - L

Variația energiei interne = căldura primită minus lucrul efectuat de sistem. Este legea conservării energiei aplicată proceselor termice.

Aplicare pe transformările simple

  1. Izocoră (VV constant): L=0L = 0, deci ΔU=Q\Delta U = Q: toată căldura modifică energia internă.
  2. Izotermă (TT constant, gaz ideal): ΔU=0\Delta U = 0, deci Q=LQ = L: căldura primită se transformă integral în lucru.
  3. Izobară (pp constant): L=pΔVL = p \Delta V, iar QQ acoperă și lucrul, și variația energiei interne.
  4. Adiabatică (fără schimb de căldură): Q=0Q = 0, deci ΔU=−L\Delta U = -L: gazul care se destinde se RĂCEȘTE.

Exemplu rezolvat

Un gaz primește Q=500  JQ = 500 \; \text{J} și efectuează lucrul L=200  JL = 200 \; \text{J}. Variația energiei interne:

ΔU=Q−L=500−200=300  J\Delta U = Q - L = 500 - 200 = 300 \; \text{J}

Temperatura gazului CREȘTE (energia internă a crescut).

Exemplu 2 (izobară)

Gaz la p=105p = 10^5 Pa se destinde de la 2⋅10−32 \cdot 10^{-3} m³ la 5⋅10−35 \cdot 10^{-3} m³: L=pΔV=105⋅3⋅10−3=300L = p \Delta V = 10^5 \cdot 3 \cdot 10^{-3} = 300 J.

Atenție

Semnele sunt totul: căldura PRIMITĂ e pozitivă, lucrul efectuat DE gaz e pozitiv. O problemă cu "gazul cedează căldură" înseamnă Q negativ în formulă.

Greșeli frecvente

  1. La izotermă ΔU=0\Delta U = 0 pentru gazul IDEAL: energia internă depinde doar de T.
  2. La adiabatică nu există schimb de căldură, dar temperatura SE schimbă (prin lucru).
  3. Nu confunda convenția: unele manuale scriu ΔU=Q+L\Delta U = Q + L cu L = lucrul primit; la BAC se lucrează cu ΔU=Q−L\Delta U = Q - L, L efectuat de gaz.

Instrumente pentru lecția asta

Explorează interactiv

Se încarcă instrumentul…

Transformările gazului ideal

Izotermă, izobară, izocoră: mișcă pistonul sau încălzește gazul, moleculele se agită, iar punctul se plimbă pe graficul p-V.

Se încarcă instrumentul…

Bifează când ai terminat, ca s-o vezi citită pe toate dispozitivele.

Testează-te pe capitolul 5

Lecția în clipuri

Clipuri scurte, cu voce și subtitrări.

Folosim cookie-uri esențiale, fără de care site-ul nu merge, și cookie-uri de analiză anonimizate, ca să vedem ce pagini ajută. Detalii în politica de confidențialitate