La prima legge della termodinamica per la persona media.

Tutta l'attività umana è basata sul consumo di energia. Senza energia è difficile immaginare l'attività dell'organismo, il funzionamento di tutti i beni per le persone. È importante sia all'interno di una persona che per la sua esistenza esterna. Diverse industrie non possono lavorare da sole, perché richiedono energia. Trasporto di merci, riscaldamento degli ambienti, sintesi di nuove sostanze nelle cellule del corpo - tutto ciò è dovuto alla capacità di produrre lavoro.

Il luogo dell'energia in termodinamica

Per determinare il luogo di energia in questo ramo della scienza, si dovrebbe scoprire che cosa significhi esattamente il termine "termodinamica". Questo è un campo della fisica in cui i processi di conversione dell'energia sono studiati in profondità. Tutti sanno che l'energia è presentata in diverse forme: può essere chimica, elettrica, termica, meccanica e leggera. Questo ramo della scienza ha persino le sue leggi e i suoi principi, per esempio, la prima legge della termodinamica, così come alcuni altri. Su questa base, si può affermare che questa area di conoscenza non esisterebbe se le proprietà della quantità fisica sopra descritta non fossero conosciute.

Come è la trasformazione dell'energia?

Molte persone non capiscono il fatto del trasferimento di energia da uno stato all'altro. Ma nella vita di tutti i giorni utilizziamo così spesso energia transitoria che non rendiamo più conto di dove proviene. Ad esempio, quando entriamo in un'auto ogni giorno, non pensiamo che al momento della guida l'energia chimica vada in energia elettrica. In un motore elettrico, l'energia elettrica iniziale viene convertita in energia meccanica e, in una turbina a vapore, il calore viene convertito in quantità fisica meccanica. Con tutto questo, ci sono alcuni rapporti quantitativi di diverse forme di energia. Ma durante i processi di trasformazione avvengono con alcune perdite quantitative: il consumo di energia utile è sempre superiore alla sua produzione. Questo fenomeno è facilmente spiegabile: la trasformazione non può fare a meno dell'attrito, durante il quale parte dell'energia diventa calore e viene dispersa nello spazio. Si scopre che questa parte non può più essere utilizzata come una quantità utile. Pertanto, qualsiasi conversione non è senza perdite.

La prima legge della termodinamica

Studiando il processo di conversione dell'energia, gli scienziati hanno scoperto due leggi fondamentali. Questo articolo sarà dedicato al primo di essi. Questa legge della termodinamica dice: per ogni cambiamento - chimico o fisico - la quantità di energia rimane costante. In un altro modo, è anche chiamato legge di risparmio energetico. Da questa definizione segue che l'energia non appare improvvisamente e semplicemente non scompare. Se nel processo di qualsiasi attività si passa a forme diverse, dall'uno all'altro, allora il suo numero totale non cambia. In altre parole, l'energia non viene creata o distrutta, il che riflette la prima legge della termodinamica. La definizione in diverse fonti può variare, ma l'essenza rimane la stessa.

La storia della scoperta di questa legge

Inizia la sua legge dalla metà del XIX secolo. Il medico tedesco Mayer, osservando come il colore del sangue umano cambia nei tropici, pensò alla relazione tra tali concetti fisici come il calore e l'energia. A sua volta, il famoso scienziato Joule attirò l'attenzione sullo sviluppo di Meier, qualcosa aggiunto da parte sua. Tutti i dati su questa legge sono stati uniti da un altro dottore tedesco, Helmholtz, quando ha studiato le basi fisiche degli organi di percezione - udito e visione umana. È stato lui a formulare la legge in modo tale che tutto il mondo lo sappia oggi.

Tipi di scambio di energia

Il calore che si verifica quando un tipo di energia viene trasferito ad un altro influenza il cambiamento nell'energia interna di un oggetto. Quando cambia, appare l'opposizione al lavoro delle forze esterne che influenzano questo oggetto. L'energia interna può essere cinetica (questo è il movimento degli atomi di un oggetto), potenziale (è immagazzinato nei legami chimici tra gli atomi), l'energia gravitazionale dell'intero sistema (cioè l'effetto sull'oggetto forze gravitazionali che si manifestano dentro). Sulla base di queste specie, gli scienziati hanno identificato alcuni tipi di scambio di energia.

• Il primo di essi è comunemente inteso come sistema preisolato: non c'è scambio di energia e altri elementi di un particolare sistema.
• Il secondo tipo è un sistema chiuso, caratterizzato dalla mancanza di scambio di elementi di sistema, ma in misura insignificante l'energia viene scambiata.
• I sistemi aperti (il terzo tipo di scambio) sono caratterizzati dallo scambio, dall'energia e dai loro elementi.

nozione energia interna in termodinamica

L'energia interna di un oggetto o di un sistema in termodinamica gioca un ruolo quasi fondamentale. In realtà, questa è una combinazione complessa di diversi flussi di attività di molecole e atomi. È composto da specie come l'energia di rotazione e movimento in avanti molecole, l'energia dei moti degli atomi e dei gruppi di atomi, che è dentro le molecole e viene emessa quando queste particelle oscillano. L'energia nucleare degli atomi e l'energia di interazione delle molecole tra loro sono anche legati all'energia interna di un oggetto. U _NR dipende dallo stato iniziale dell'oggetto e dagli indicatori finali del suo stato. Questa energia è continua, come la sua prima legge della termodinamica. Può essere facilmente calcolato utilizzando la seguente formula: il calore aggiunto al sistema, meno il lavoro svolto da questo sistema. Qui non stiamo parlando della natura del processo di cambiamento dell'energia interna, nemmeno dello stato finale di equilibrio, come questo già determina seconda legge della termodinamica.

La relazione tra calore ed energia interna

Questi concetti sono strettamente correlati. Si presume che il calore faccia parte dell'energia interna del sistema. Capiremo qual è il calore. Il soggetto stesso non ha questo nel solito senso della parola. Si può dire che il calore è l'energia che passa da un oggetto che ha una temperatura elevata a un oggetto con una temperatura inferiore a quella del primo.

In altre parole, è una parte dell'energia interna dell'oggetto, che viene trasferita da esso, poiché ha gli indicatori di temperatura più alti. Tale trasferimento in fisica e chimica è chiamato riscaldamento.

La prima legge della termodinamica, chimica

Questa legge è di fondamentale importanza non solo per gli esperimenti fisici, lo studio dei fenomeni e la scoperta di nuovi processi, ma anche per un'altra scienza - chimica - e le relative industrie. Quando si studia l'esistenza e il trasferimento di energia in diverse forme dal punto di vista delle reazioni chimiche del corpo o dell'oggetto, si apre un orizzonte di ricerca e modelli interessanti nel piano della bioenergia.

Molti possono ritenere che la prima legge della termodinamica sia lontana dalla vita di una persona comune, che le molecole e gli atomi siano soggetti alla comprensione solo da un piccolo numero di persone dedicate. Ma questo è lontano dal caso. La base della vita di ogni organismo vivente è il metabolismo, che non può avvenire senza la trasformazione di energia. Pertanto, i processi chimici di conversione dell'energia nel corpo umano sono di particolare interesse non solo per i fisici, ma anche per dietologi e istruttori sportivi. Dopo tutto, conoscendo tutte le caratteristiche di questo processo, è possibile aiutare con successo le persone a liberarsi dei chili di troppo, oltre a prendersi cura di se stessi con l'aiuto di un menu composto correttamente composto da cibi sani.