Primo prinsipio de ła termodinàmica

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

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

Bilancio Energetico

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 ze stat dit al determina che:

Par an sistema isolà (o sia senẑa flussi de energia che gnen dal esterno) la energia la ze costante.

Al universo al ze considerà an sistema isolà.

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

Flusso convetivo:se al tipo de scanbio energetico al ze dovest a la variaẑion de la massa del sistema considerà al qual ze 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 del sistema al dipende da na variaẑion de tenperatura, ciameron sto scanbio energetico "Potenẑa termica" (energia termica fornida al sistema inte la unità de tenp) indicandola co ${\dot {Q}}$ . La unità de misura del SI la ze inte sto caso al Watt (W).
Laoro: se la causa de la variaẑion energetica la ze 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 ze 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 al interno del sistema, i termini ${\dot {Q}}$ e ${\dot {L}}$ i representa i flussi de calor e laoro totai (che va inte e va fora dal sistema) e i altri do adendi i representa masse che va inte e va fora dal 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

Par a sistema ciuso, o sia che no el pol scanbiar gnissuna massa co el esterno, i ultimi do adendi chiaramente i ze 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 del 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 un 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 al sistema. Q e L i ze consideradi riferidi al sistema, ol dir: L positivo co el gnen cedest dal sistema al anbiente, Q positivo co el gnen cedest dal anbiente al sistema.

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

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

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

La prima leje de la termodinamica la definiss la energia interna come funẑion de stato, o sia na carateristica termodinamica adata a identificar al stato energetico del sistema in esame. Pì senplicemente, date le coordinade termodinamiche de pression, massa e tenperatura par al sistema in question, al valor de U al ze univocamente determinà indipendentemente dal 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 (conpresion tramite an piston) al sistema. Si podaree individuar ten sto modo infenidi valor possibili par Q e L, e o sia tuti queli che i ga 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, espresion par la qual se rimanda a la voce entalpia.

Voci corelade