Primo prinsipio de ła termodinàmica

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Al Primo prinsipio de ła termodinàmica (ciamà anca, par estension, Lege de conservaẑion de la energia) al è na definiẑion principal da aonde che se origina la gran part de la teoria de la termodinamica.

Il cardine de 'l primo principio, e de la intiera termodinamica, al è la equivalenẑa de calor e laoro. Sta equvalenẑa la è stata dimostrada da Joule tramite al so esperimento aonde che al trasferia energia mecanica da 'n sistema assando chejer an peso acopià mecanicamente a na elica, messa inte 'n liquido cenest inte 'n contenitor adiabatico, tramite na corda. Al risultato de 'l esperimento al è stat al aumento de la tenperatura de 'l liquido.

Bilancio Energetico[canbia | canbia sorxente]

Par poder definir al primo principio, in termini de bilancio energetico, ghe n'è bisogn de do postuladi essenẑiai:

  • La energia no se la genera (\Delta E_G = 0)
  • La energia non se la elimina. (\Delta E_D = 0)

Quel che è stat dit al determina che:

  • Par an sistema isolà (cioè senẑa flussi de energia che gnen da 'l esterno) la energia la è costante.

Al universo al è considerà an sistema isolà.

Al è utile definir, istante par istante, tramite quale modalità che se pol scanbiar energia co 'l sistema considerà, a tal proposito parleron de:

  • Flusso convetivo:se al tipo de scanbio energetico al è dovest a la variaẑion de la massa de 'l sistema considerà a 'l qual è associada na energia (par esenpio se pende 1 kg de aqua a na data velocità "W" inte na caldaja, sta massa la arà na energia cinetica, o se asse chejer fluido da na ẑerta alteẑa ghe sarà an contributo de energia potenẑial).
  • Calor: se la causa de la variaẑion de energia de 'l sistema al dipende da na variaẑion de tenperatura, ciameron sto scanbio energetico "Potenẑa termica" (energia termica fornida a 'l sistema inte la unità de tenp) indicandola co \dot Q. La unità de misura de 'l SI la è inte sto caso al Watt (W).
  • Laoro: se la causa de la variaẑion energetica la è diversa da tute quele sora evidenẑiade. Ciameron sto scanbio energetico "Potenẑa mecanica" e la indicheron co \dot L. Anca inte sto caso la unità de mesura la è al Watt (W).

Premess sto tant, podon dir che par an volume intaressà da pi contributi par ogni tipo de scanbio energetico, al bilancio se energia se pol scriverlo come:

\operatorname \frac{\partial E_{VC}}{\partial \Theta} =\dot Q - \dot L + \sum_e (\frac{w^2}{2}+gz+u)\dot m + \sum_u (\frac{w^2}{2}+gz+u)\dot m

Aonde che \frac{\partial E_{VC}}{\partial \Theta} al representa la variaẑion total de la energia a'l interno de 'l sistema, i termini \dot Q e \dot L i representa i flussi de calor e laoro totai (che va inte e va fora da 'l sistema) e i altri do adendi i representa masse che va inte e va fora da 'l sistema portando an aumento o na diminuẑion de energia cinetica (\frac{w^2}{2}), potenẑial (gz) e interna specifica par ogni massa (u).

Formulaẑion par un Sistema Ciuso[canbia | canbia sorxente]

Par a sistema ciuso, cioè che no 'l pol scanbiar gnissuna massa co 'l esterno, i ultimi do adendi chiaramente i è 0, cossì la relaẑion la sarà:

\operatorname \frac{\partial E_{VC}}{\partial \Theta} =\dot Q - \dot L

Fando riferimento a la energia par na trasformaẑion conpleta, e no a la potenẑa, e considerando E_{VC} come energia interna de 'l volume considerà (E_{VC}=U) al bilancio energetico si pol scriverlo come:

\operatorname \Delta U = Q - L

Cioè, la variaẑione die energia interna U di 'n qualsiasi sistema termodinamico (an om, an reator chimico, an pianeta) la corisponde a la diferenẑa de le quantità de calor Q e laoro L fornidi a 'l sistema. Q e L i è consideradi riferidi a 'l sistema, ol dir: L positivo co 'l gnen cedest da 'l sistema a 'l anbiente, Q positivo co 'l gnen cedest da 'l anbiente a 'l sistema.

Al primo principio al pol esser scrit inte la forma diferenẑial:

\operatorname d U = \delta Q - \delta L

Aonde che d al è an diferenẑial esato e, da' che le variaẑion infinitesime de calor e laoro positivo le esprime diferenẑiai che no è esati, le indicheron co 'l segn δ. Q e L, difati, no i è funẑion de stato, in quant dipendenti da 'l percorso fat durante la trasformaẑion.

La prima lege de la termodinamica la definiss la energia interna come funẑion de stato, cioè na carateristica termodinamica adata a identificar al stato energetico de 'l sistema in esame. Pì senplicemente, date le coordinade termodinamiche de pression, massa e tenperatura par al sistema in question, al valor de U al è univocamente determinà indipendentemente da 'l processo doperà par ruar a tal stato: U la representa quindi na funẑion de stato.

  • Esenpio: se considere 1 kg de Azoto (N_2) 100 °C e 2 atm (373,16 K e 202650 Pa) che olon portar fin a 200 °C e 6 atm fornendo sia calore (trasferimento da na sorgente pì calda) che laoro (conpression tramite an piston) a 'l sistema. Si podaree individuar ten sto modo infenidi valor possibili par Q e L, e cioè tuti queli che i à come diferenẑa Δ U* conpagn (considerando livel energetico zero quel iniẑial).

Al primo principio de la termodinamica al pol esser scrit anca in funẑion de la entalpia, espression par la qual se rimanda a la voce entalpia.

Voci corelade[canbia | canbia sorxente]