A termodinamika első főtétele

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A termodinamika első főtétele a termodinamikai rendszerekre kimondja az energiamegmaradást, vagyis azt, hogy az energia a termodinamikai folyamatok során átalakulhat, de nem keletkezhet és nem veszhet el. Ezt gyakran a következőképpen fogalmazzák meg:

Egy rendszer belső energiájának változása egyenlő a rendszerrel közölt és a rendszeren végzett munka összegével[1], azaz[2] dU = \delta Q + \delta W.

A termodinamikai első főtételének egyik következménye, hogy nem létezik elsőfajú örökmozgó.

Áttekintés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Általánosabban a tétel így fogalmazható meg:

Elszigetelt rendszer energiája állandó, nyílt rendszer energiája annyival nő vagy csökken, amennyivel a környezetéé csökken vagy nő.

Ez az általános energiamegmaradás elve, amely nem csak termodinamikai folyamatokra érvényes. Környezetétől elszigetelt rendszerben, bármilyen folyamatok is mennek végbe a rendszeren belül, az energiák összege állandó. Ha a rendszer nem zárt, akkor a rendszer energiája pontosan annyival nő, amennyivel a környezeté csökken (illetve fordítva).

Nyugvó, zárt rendszer[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A termodinamika első főtétele tehát az energiamegmaradás elvének kifejezése, amely a hőközlés és a munkavégzés útján átadott energiát különválasztva veszi számításba. A belső energia egy test vagy rendszer állapotát jellemzi, azaz állapotjelző, míg a hő és a munka az energia megváltozásának folyamatát írja le, azaz folyamatjelző.

Általánosítva kimondhatjuk, hogy a nyugvó, zárt rendszer belső energiáját hőközléssel és munkavégzéssel tudjuk megváltoztatni. Azt is tudjuk, hogy a rendszer belső energiája a rendszerrel közölt δQ hővel arányosan növekszik, míg a rendszer által végzett munkával arányosan csökken.

Mozgó, zárt rendszer[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Mozgó, zárt rendszer energiája (E) a következő:

{E} = {\Delta} ( {m} {u} + {m} \frac{c^2}{2} + {m} {g} {z} ) = {\Delta} {m} ( {u} + \frac{c^2}{2} + {g} {z} )

{m} {u}: belső energia, {m} \frac{c^2}{2}: mozgási energia, {m} {g} {z}: helyzeti energia

Tudjuk, hogy ebben az esetben a mozgó rendszer energiájának változása a belső energia, a mozgási energia és a helyzeti energia változásából tevődik össze. Tehát mozgó rendszerben a termodinamika első főtétele az alábbi alakot veszi fel:

{Q_1}{_2} + {W_1}{_2} = {E_2} - {E_1}

Hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Kovács Endre, Paripás Béla: Fizika I.. (Hozzáférés: 2013. április 20.)
  2. Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (IUPAC Green Book) Lásd Sec. 2.11 Chemical Thermodynamics