Primo principio della termodinamica
Primo principio della termodinamica:
La variazione di energia interna del sistema è uguale al calore assorbito dal sistema meno il lavoro compiuto dal sistema verso l'ambiente. Questo primo principio della termodinamica è una conseguenza della conservazione dell'energia! Immagina un gas che assorbe calore Q, quindi energia in transito, questo calore va ad aumentare l'energia interna del gas, ma servirà anche in parte per compiere un certo lavoro W, ad esempio se il gas si espande compie un lavoro positivo.
è da spiegare in breve:
Ma quel Delta_U = Q - L (o Q+L, o ancora per sistemi aperti H = Q + L oppure H = Q - L dipende dalla convenzione, ma evitiamo) ti dice che la variazione di energia interna del sistema uguale al calore assorbito (quindi dato al sistema) - il lavoro ceduto all'ambiente dal sistema.
Ti può essere sicuramente utile un esempio di questo tipo: contenitore adiabatico chiuso pieno di un fluido, dunque andando a fornire calore, aumenta la temperatura, di conseguenza l'energia interna ovvero l'agitazione, il movimento, gli urti degli atomi con le pareti del sistema e tra gli atomi stessi del fluido. Fornendo Lavoro invece (+L e quindi la nostra formula è Delta_U = Q + L) a sufficienza, anche così aumenterà la temperatura e di conseguenza U. Questo fu l'esperimento di Joule.
Cosa ne traiamo? L'equivalente fra Calore e Lavoro come forme di energia.
Casistiche:
Recipiente chiuso con solo calore fornito: Delta_U = Q
Recipiente chiuso con solo lavoro fornito Delta_U = L (e anche qua dipende dalla convenzione, fa da se che se per te la formula ha -L, il lavoro fornito sarà negativo sennò sarebbe come se fornendo lavoro il fluido si raffreddasse, immagina di frullare un composto col minipimer, ovviamente si riscalda).
Ma che succede se le pareti sono mobili?
Classico pistone-cilindro. Se il pistone si muove verso l'esterno senza aiuto alcuno da parte nostra, allora il fluido compie lavoro, il sistema compie lavoro e l'energia interna aumenta, ovvio, il fluido aumenta la sua temperatura e si espande, e così se forniscono calore. Al contrario se l'energia interna stesse diminuendo, vorrebbe dire che sto comprimendo il sistema, o che lo sto raffreddano o entrambi come mutua conseguenza.
Infine, avendo U COME FUNZIONE DI STATO e Q,L come funzioni di trasformazione, la mia variazione di U in una trasformazione ciclica su percorso chiuso è nulla (immagina da tempo morto inferiore e tempo morto superiore e di nuovo a tempo morto superiore, senza aiuto alcuno l'energia si conserva). Quindi, il primo principio della termodinamica mi dice che l'energia interna in un sistema chiuso si conserva, ed infatti è espressa tramite un'equazione definita e facilmente calcolabile.
equivalentemente:
È un principio di conservazione dell'energia. Tieni conto che l'energia può essere scambiata in modo meccanico (lavoro) o in modo termico (calore). Nel bilancio, non solo può essere scambiata, ma la puoi trovare "accumulata" o "rilasciata" an he sotto forma di energia interna. Il succo è questo. Per il resto, dovresti essere un po' più mirato.