กฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์คืออะไร?

กฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์ยังเป็นที่รู้จักกันว่ากฎการอนุรักษ์พลังงานมันระบุว่าพลังงานไม่สามารถทำลายหรือสร้างได้มันได้รับการอนุรักษ์ในจักรวาลและจะต้องจบลงที่ใดที่หนึ่งแม้ว่ามันจะเปลี่ยนรูปแบบมันเกี่ยวข้องกับการศึกษางานระบบความร้อนและพลังงานเครื่องยนต์ความร้อนมักจะกระตุ้นให้มีการอภิปรายเกี่ยวกับกฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์อย่างไรก็ตามมันถือเป็นหนึ่งในกฎพื้นฐานที่สุดของธรรมชาติ

เมื่อผู้คนเจาะลึกลงไปในการศึกษากฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์พวกเขาเริ่มวิเคราะห์และคำนวณสมการที่เกี่ยวข้องกับกฎหมายทันที: ΔU ' Q - W. สมการนี้หมายความว่าการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของระบบเท่ากับความร้อนที่เพิ่มเข้ามาในระบบน้อยกว่างานที่ทำโดยระบบในทางเลือกบางครั้งใช้สมการΔU ' Q + Wความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือการคำนวณงานที่ทำในระบบแทนที่จะเป็นงานที่ทำโดยระบบกล่าวอีกนัยหนึ่งการทำงานเป็นบวกเมื่อระบบทำงานกับระบบโดยรอบและลบเมื่อสภาพแวดล้อมทำงานในระบบ

เมื่อศึกษาฟิสิกส์มีตัวอย่างทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มความร้อนลงในก๊าซในระบบปิดตัวอย่างดำเนินต่อไปโดยการขยายก๊าซนั้นเพื่อให้ทำงานได้มันสามารถมองเห็นได้ว่าเป็นลูกสูบผลักลงหรือใช้แรงดันกับก๊าซในเครื่องยนต์สันดาปภายในดังนั้นการทำงานจะทำโดยระบบในทางเลือกเมื่อศึกษากระบวนการทางเคมีและปฏิกิริยามันเป็นเรื่องปกติสำหรับเงื่อนไขการศึกษาที่ทำงานในระบบ

หน่วยมาตรฐานสำหรับการคำนวณกฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์คือจูล (j);อย่างไรก็ตามหลายคนที่ศึกษากฎหมายยังทำการคำนวณในแง่ของแคลอรี่หรือหน่วยความร้อนของอังกฤษ (BTU)บางครั้งการคำนวณการอนุรักษ์ด้วยตัวเลขจริงการทำเช่นนั้นช่วยให้ผู้คนเห็นว่ากฎหมายทำงานอย่างไรหากมอเตอร์ทำงาน 4,000 J ในการดำเนินการโดยรอบพลังงานภายในจะลดลง 4,000 J หากมันปล่อยความร้อน 5,000 J ในขณะที่ทำงานแล้วพลังงานภายในจะลดลงอีก 5,000 Jพลังงานของระบบลดลงรวม -9,000 J.

ในการคำนวณทางเลือกหากระบบทำงาน 4,000 J ในสภาพแวดล้อมและจากนั้นดูดซับความร้อน 5,000 J จากสภาพแวดล้อมผลลัพธ์ที่แตกต่างกันในกรณีนี้มีพลังงาน 5,000 J เข้ามาและพลังงาน 4,000 J กำลังออกไปดังนั้นพลังงานภายในทั้งหมดของระบบคือ 1,000 J.

สุดท้ายการทำงานเชิงลบหรืองานที่ทำในระบบโดยสภาพแวดล้อมสามารถอธิบายได้ผ่านการคำนวณเกี่ยวกับกฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์เช่นกันตัวอย่างเช่นหากระบบดูดซับ 4,000 J เนื่องจากสภาพแวดล้อมพร้อมกันดำเนินการ 5,000 J หรือทำงานในระบบจะเห็นผลลัพธ์อื่นเนื่องจากพลังงานทั้งหมดไหลเข้าสู่ระบบพลังงานภายในทั้งหมดจึงเพิ่มขึ้นถึง 9,000 J.