Prvi zakon termodinamike za povprečno osebo.

Vse človeške dejavnosti temeljijo na porabi energije. Brez energije je težko predstavljati dejavnost organizma, delovanje vseh dobrin za ljudi. Pomembno je tako znotraj osebe kot tudi za njegov zunanji obstoj. Različne industrije ne morejo delovati same, ker potrebujejo energijo. Prevoz blaga, ogrevanje prostorov, sinteza novih snovi v celicah telesa - vse to je posledica sposobnosti izdelave dela.

Mesto energije v termodinamiki

Da bi določili mesto energije v tej veji znanosti, moramo ugotoviti, kaj natančno pomeni izraz "termodinamika". To je fizikalno področje, v katerem se temeljito preučujejo procesi pretvorbe energije. Vsi vemo, da je energija predstavljena v več oblikah: lahko je kemična, električna, toplotna, mehanska in svetlobna. Ta veja znanosti ima celo svoje zakone in načela, na primer prvi zakon termodinamike, pa tudi nekatere druge. Na tej podlagi lahko rečemo, da to področje znanja ne bi obstajalo, če lastnosti zgoraj opisane fizikalne količine ne bi bile znane.

Kako je transformacija energije?

Veliko ljudi ne razume dejstva prenosa energije iz ene države v drugo. Toda v vsakdanjem življenju tako pogosto uporabljamo prehodno energijo, da ne povemo več o tem, od kod prihaja. Na primer, ko vsak dan vstopamo v avto, mislimo, da v trenutku vožnje kemična energija ne gre v električno energijo. V električnem motorju se začetna električna energija pretvori v mehansko energijo, v parni turbini pa se toplota pretvori v mehansko fizikalno količino. Pri vsem tem obstajajo določena količinska razmerja različnih oblik energije. Toda med transformacijskimi procesi pride do nekaterih količinskih izgub: poraba koristne energije je vedno višja od njene proizvodnje. Ta pojav je lahko razložiti: transformacija ne more brez trenja, med katero se del energije pretvori v toploto in se razprši v prostoru. Izkazalo se je, da se ta del ne more več uporabljati kot uporabna količina. Zato nobena konverzija ni brez izgube.

Prvi zakon termodinamike

Raziskovalci procesa pretvorbe energije so znanstveniki odkrili dva temeljna zakona. Ta članek bo namenjen prvemu od njih. Ta zakon termodinamike pravi: za vsako spremembo - kemično ali fizično - količina energije ostaja konstantna. Na drug način se imenuje tudi ohranjanje energije. Iz te definicije sledi, da se energija ne pojavi nenadoma in preprosto ne izgine. Če se v procesu kakršne koli dejavnosti prehaja v različne oblike, od enega do drugega, se njegovo skupno število ne spremeni. Z drugimi besedami, energija ni ustvarjena ali uničena, kar odraža prvi zakon termodinamike. Opredelitev v različnih virih se lahko razlikuje, vendar bistvo ostaja isto.

Zgodovina odkritja tega zakona

Začne svoj zakon od sredine XIX. Stoletja. Nemški zdravnik Mayer, ki je opazoval, kako se barva človeške krvi spreminja v tropih, je razmišljal o razmerju med fizičnimi pojmi, kot so toplota in energija. V zameno, slavni znanstvenik Joule opozoril na razvoj Meier, nekaj dodal na njegovi strani. Vse podatke o tem zakonu je združil še en nemški zdravnik, Helmholtz, ko je študiral fizične osnove organov zaznavanja - človeškega sluha in vida. Prav on je oblikoval zakon tako, da ga danes pozna ves svet.

Vrste izmenjave energije

Toplota, ki nastane, ko se ena vrsta energije prenese na drugo, vpliva na spremembo notranje energije nekega objekta. Ko se spremeni, se pojavi nasprotovanje delu zunanjih sil, ki vplivajo na ta objekt. Notranja energija je lahko kinetična (to je gibanje atomov objekta), potencial (shranjen v kemičnih vezih med atomi), gravitacijska energija celotnega sistema (tj. Učinek na predmet) gravitacijske sile ki se manifestirajo znotraj). Na podlagi teh vrst so znanstveniki opredelili nekatere vrste izmenjave energije.

• Prvi se običajno razume kot predizolirani sistemi - ni izmenjave energije in drugih elementov določenega sistema.
• Drugi tip so zaprti sistemi, za katere je značilno pomanjkanje izmenjave elementov sistema, vendar se v neznatni meri izmenjuje energija.
• Odprte sisteme (tretji tip izmenjave) odlikujejo izmenjava in energija ter njihovi elementi.

Koncept notranje energije v termodinamiki

Notranja energija objekta ali sistema v termodinamiki ima skoraj ključno vlogo. Pravzaprav je to kompleksna kombinacija več tokov aktivnosti molekul in atomov. Sestavljen je iz vrst, kot je energija vrtenja in gibanje naprej molekul, energija gibanja atomov in skupin atomov, ki se nahaja znotraj molekul in se oddaja, ko ti delci nihajo. Jedrska energija atomov in interakcijska energija molekul med seboj so povezani tudi z notranjo energijo objekta. U _{NR je} odvisen od začetnega stanja objekta in končnih kazalcev njegovega stanja. Ta energija je kontinuirana, kot njen prvi zakon termodinamike. Z lahkoto se izračuna po naslednji formuli: toplota, dodana sistemu, minus delo, ki ga opravi ta sistem. Tu ne govorimo o naravi procesa spreminjanja notranje energije, niti o končnem stanju ravnovesja, saj to že določa. drugi zakon termodinamike.

Odnos toplote in notranje energije

Ti pojmi so zelo tesno povezani. Predpostavlja se, da je toplota del notranje energije sistema. Razumeli bomo, kaj je vročina. Sama tema nima takega v običajnem pomenu besede. Lahko rečemo, da je toplota energija, ki prehaja iz objekta, ki ima visoko temperaturo, v objekt z nižjo temperaturo kot prva.

Z drugimi besedami, to je del notranje energije objekta, ki se iz njega prenaša, saj ima višje temperaturne indikatorje. Tak prenos v fiziki in kemiji se imenuje ogrevanje.

Prvi zakon termodinamike, kemija

Ta zakon je bistvenega pomena ne le za fizikalne poskuse, preučevanje pojavov in odkrivanje novih procesov, ampak tudi za drugo znanost - kemijo - in z njo povezane industrije. Pri proučevanju obstoja in prenosa energije v različne oblike z vidika kemijskih reakcij telesa ali objekta se odpira obzorje zanimivih raziskav in vzorcev v bioenergetski ravnini.

Mnogi menijo, da je prvi zakon termodinamike oddaljen od življenja navadne osebe, da so molekule in atomi podvrženi le razumevanju majhnega števila predanih ljudi. Toda to je daleč od primera. Osnova življenja vsakega živega organizma je metabolizem, ki se ne more zgoditi brez transformacije energije. Zato so kemični procesi pretvorbe energije v človeškem telesu še posebej zanimivi ne samo za fizike, temveč tudi za dietetike in športne inštruktorje. Konec koncev, poznavanje vseh značilnosti tega procesa, lahko uspešno pomagate ljudem, da se znebite dodatnih kilogramov, kot tudi skrbite zase s pomočjo pravilno sestavljenega jedilnika, sestavljenega iz zdrave hrane.