قانون اول ترمودینامیک: تفاوت میان نسخه‌ها

 

اصلی اظهارات قرن نوزدهم از قانون اول ترمودینامیک در یک چارچوب مفهومی است که در آن انتقال انرژی به صورت گرما به عنوان یک مفهوم اولیه، تعریف نشده و یا ساخته شده توسط توسعه نظری چارچوب گرفته شده است به نظر می رسد، بلکه پیش فرض به عنوان قبل از آن و در حال حاضر پذیرفته شده است. مفهوم اولیه از حرارت گرفته شده است به عنوان تجربی تاسیس، به ویژه از طریق گرماسنجی در نظر گرفته به عنوان یک موضوع در حق خود، قبل از ترمودینامیک. به طور مشترک ابتدایی با این مفهوم حرارت مفاهیم دما تجربی و تعادل گرمایی بود. این چارچوب یک مفهوم انرژی به طور کلی فرض نیست، اما به عنوان مشتق شده و یا سنتز از مفاهیم قبل از گرما و کار. با یک نویسنده، این چارچوب تا به رویکرد "ترمودینامیکی" نامیده شده است. [5] اولین بیانیه صریح و روشن از قانون اول ترمودینامیک، توسط رودلف کلاوزیوس در سال 1850، به فرآیندهای ترمودینامیکی چرخه نامیده شد.

در تمام موارد که در آن کار با آژانس از حرارت تولید شده، یک مقدار از گرما مصرف است که متناسب با کار انجام شده. و برعکس، با هزینه یک مقدار برابر از کار مقدار مساوی از حرارت تولید می شود. [6]

کلاوزیوس همچنین قانون در شکل دیگری اظهار داشت، با اشاره به وجود یک تابع از حالت سیستم، انرژی داخلی، و آن را از نظر یک معادله دیفرانسیل برای افزایش یک فرایند ترمودینامیکی بیان شده است. [7] این معادله ممکن است شرح داده شده به شرح زیر است:

در یک فرایند ترمودینامیکی شامل یک سیستم بسته، افزایش در انرژی داخلی به تفاوت بین گرمای انباشته شده توسط سیستم و کار انجام شده توسط آن برابر است.

از آنجا که از تعریف آن از نظر افزایش، ارزش انرژی داخلی یک سیستم منحصر به فرد تعریف شده است. این است تنها تا ثابت افزودنی خودسرانه از ادغام، که می توان تنظیم را به مرجع خودسرانه صفر سطوح تعریف شده است. این غیر منحصر به فرد در همراهی با طبیعت انتزاعی ریاضی از انرژی داخلی است.انرژی داخلی است عادی بیان نسبت به انتخاب دولت مرجع استاندارد معمولی از سیستم.

مفهوم انرژی داخلی است که توسط Bailyn در نظر گرفته از "علاقه زیادی" باشد. مقدار آن می تواند بلافاصله نمی توان اندازه گیری، اما تنها می توان استنباط، توسط تفاضل اندازه گیری واقعی فوری. Bailyn آن تشبیه به ایالات انرژی از یک اتم، که توسط رابطه انرژی بور hν = En ' ' − En '. نشان داد شد' - انگلیسی. در هر مورد، مقدار بی اندازه (انرژی داخلی، سطح انرژی اتمی) با در نظر گرفتن تفاوت از مقادیر اندازه گیری شده نشان داد (افزایش انرژی داخلی، مقدار ساطع یا جذب انرژی تابشی. [8]

 

در سال 1907، جورج اچ برایان نوشت: در مورد سیستم های بین که هیچ انتقال ماده (سیستم بسته) وجود دارد:. "تعریف هنگامی که انرژی جریان از یک سیستم و یا بخشی از یک سیستم به دیگری در غیر این صورت نسبت به عملکرد کار مکانیکی، انرژی بنابراین انتقال نامیده می شود گرما. "[9]

تا حد زیادی از طریق نفوذ ماکس بورن، [10] در قرن بیستم، این رویکرد مفهومی تجدید نظر به تعریف گرما آمد و توسط بسیاری از نویسندگان، از جمله کنستانتین کاراتئودوری ترجیح داده می شود. این ممکن است به نام "رویکرد مکانیکی". [11] این رویکرد را به عنوان انرژی مفهوم ابتدایی خود را به عنوان کار تعریف شده توسط مکانیک منتقل شده است. از این رو، مشتق مفاهیم انتقال انرژی به صورت گرما، و دما، به عنوان تحولات نظری است. این مورد گرماسنجی به عنوان یک نظریه مشتق شده است. این منشاء در اوایل قرن نوزدهم، به عنوان مثال در کار هلمهولتز، [12] بلکه در کار بسیاری دیگر. [5] برای این رویکرد، لازم است تا مطمئن شوید که اگر انتقال انرژی وجود دارد مرتبط با انتقال ماده، سپس انتقال انرژی به غیر از انتقال از ماده است که توسط یک مسیر جسمی جداگانه، و به طور مستقل تعریف و اندازه گیری، از انتقال انرژی توسط انتقال از ماده.

 

 

ر این بیانیه تجدید نظر قانون مفاهیم کار مکانیکی بی دررو طول می کشد، و از انتقال غیر آدیاباتیک از انرژی، به عنوان مفاهیم اولیه تجربی یا نظری تاسیس. این در مفهوم اولیه از دیوار، به خصوص دیوارهای بی دررو استوار، پیش فرض به عنوان جسمی تاسیس. انرژی می تواند مانند دیوار به عنوان تنها کار بی دررو عبور، برگشت پذیر یا برگشت ناپذیر. اگر انتقال انرژی به عنوان کار بین آنها مجاز نیست، دو سیستم از هم جدا شده دیوار آدیاباتیک می تواند به ایالات خود مربوطه داخلی مکانیکی و مواد ترمودینامیکی تعادل به طور کامل مستقل از یکدیگر می آیند. [13]

در این بیانیه تجدید نظر قانون ادعا که تغییر در انرژی داخلی یک سیستم با توجه به روند دلخواه از علاقه، که طول می کشد در سیستم را از اولیه مشخص خود را به حالت نهایی مشخص خود را از تعادل ترمودینامیکی داخلی، می تواند از طریق وجود فیزیکی تعیین از یک فرایند مرجع، برای کسانی که ایالات مشخص شده، که صرفا از طریق مراحل کار بی دررو رخ می دهد.

در این بیانیه تجدید نظر است پس از آن

در این بیانیه بسیار کمتر نزدیک به پایه های تجربی نسبت به اظهارات اصلی [14] است، اما اغلب به عنوان مفهومی صرفه جو است که در آن تنها بر مفاهیم کار بی دررو و فرآیندهای غیر آدیاباتیک استوار است، نه بر مفاهیم انتقال در نظر گرفته انرژی به صورت گرما و دما تجربی که توسط اظهارات اصلی پیش فرض. تا حد زیادی از طریق نفوذ ماکس بورن، آن است که اغلب به دلیل این خست مفهومی به عنوان نظری ترجیح داده. متولد خصوص معتقد است که رویکرد تجدید نظر اجتناب فکر در شرایط از آنچه که او "مهندسی وارداتی" مفهوم موتورهای گرما می نامد. [10]

 

در هر تکرار یک فرایند چرخه ای، کار انجام شده توسط سیستم متناسب با حرارت مصرف شده توسط سیستم است. در یک فرایند چرخه ای که در آن سیستم کار در اطراف آن، لازم است که برخی از گرما در توسط سیستم گرفته شده و برخی را از، و تفاوت حرارت مصرف شده توسط سیستم در فرایند است.ثابت جهانی و مستقل از سیستم است و توسط جیمز ژول در سال 1845 و 1847، که از آن به عنوان معادل مکانیکی حرارت توصیف اندازه گیری شد.

برای یک سیستم بسته، در هر فرآیند، تغییر در انرژی داخلی است که به علت ترکیبی از گرمای اضافه شده به سیستم و کار انجام شده توسط سیستم در نظر گرفته. با توجه به تغییر در انرژی داخلی، یک می نویسد

که در آن و مقدار حرارت محیط اطراف خود و از کار انجام شده توسط سیستم در اطراف آن، به ترتیب به سیستم عرضه می باشد. این کنوانسیون علامت ضمنی در بیانیه ای کلاوزیوس 'از قانون داده شده در بالا است، و سازگار با استفاده از ترمودینامیک به مطالعه موتورهای گرما، که ارائه کار مفید است که به عنوان مثبت در نظر گرفته است.