قانون اول ترمودینامیک: تفاوت میان نسخهها
محتوای حذفشده محتوای افزودهشده
1 ویرایش 46.21.81.173 (بحث) خنثیسازی شد. (توینکل) |
Erfan.iceboy (بحث | مشارکتها) جزبدون خلاصۀ ویرایش |
||
خط ۵:
<center>U=مقدار ثابت</center>
اگر به سیستم اجازهٔ برهمکنش با [[محیط]] داده شود، سیستم از حالت ماکروسکوپی اولیهٔ خود به حالت ماکروسکوپی دیگری منتقل میشود که تغییر انرژی درونی را برای این تحول (
<center><math>\Delta{U}=Q+W</math></center>
که در این فرمول W، کار ماکروسکوپی انجام شده توسط سیستم در برابر نیروی خارجی و Q مقدار گرمای جذب شده توسط سیستم در طی این
== نمادگذاری ==
خط ۱۷:
:<math>\mathrm{d}U=\delta Q-\delta W\,</math>
که در آن
:<math>\mathrm{d}U</math> یک افزایش [[بیاندازه کوچک]] در انرژی درونی سیستم است،
:<math>\delta Q</math> یک مقدار بیاندازه کوچک از گرما که به سیستم افزوده میشود،
:<math>\delta W</math> یک کار بیاندازه کوچک که بر روی سیستم انجام میشود و
:<math>\delta</math> نماد [[دیفرانسیل]] است.
در واقع تعریف قانون اول چنین است
اگر به سیستمی گرما داده شود و یا از آن گرما گرفته شود، انرژی درونی سیستم تغییر خواهد نمود که حاصل آن کار انجام شده توسط سیستم و یا کار مورد نیاز سیستم برای تغییر انرژی درونی خواهد بود
تاریخچه
فرایند توسعه قانون اول ترمودینامیک از طریق آزمایش ازنوع سعی وخطا در طی یک دوره در حدود نیم قرن بود.
اولین اظهارات کامل از قانون در سال
ادعاهای
(
ژرمن هس در سال
(
اما بیانیه هس را به صراحت با رابطه
با توجه به Truesdell (1980)،
ژولیوس رابرت فون مایر در سال
حرارت مورد استفاده برای تولید انبساط که
اما این بیان کلی از
قبل از آن بوده و در حال حاضر پذیرفته شده است. مفهوم اولیه
به ویژه از طریق گرماسنجی در نظر گرفته
اشتراک اولیه
این چارچوب یک مفهوم و فرض کلی
اما به عنوان مشتق شده و یا سنتزشده از مفاهیم قبل از گرما و کار است.
توسط یک نویسنده این چارچوب
(
توسط رودلف کلاوزیوس در سال
در تمام مواردی
یک مقدار از گرما مصرف شده
با مصرف یک مقدار برابر از کار مقدار مساوی از حرارت تولید
کلاوزیوس همچنین قانونی در شکل دیگری بیان کرد، با اشاره به وجود یک تابع از حالت سیستم، انرژی داخلی،
و بیان کرد ان را به عنوان یک معادله دیفرانسیل برای افزایش یک فرایند ترمودینامیکی
(
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 وابسته
مفهوم انرژی داخلی توسط Bailyn
مقدار آن
اما تنها
Bailyn آن را تشبیه کردبه موقعیت های ▼
انرژی یک اتم، که توسط رابطه انرژی بور ‘ hν = En ' ' − En ''نشان داد شد' - ▼
(در هر مورد، کمیت غیرقابل اندازه گیری )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)▼
نسخه مفهومی: "رویکرد مکانیکی"▼
▲سطح انرژی اتمی
در سال 1907، جورج اچ برایان نوشت: در مورد سیستم های که در بینشان انتقال ماده وجود ندارد( سیستم بسته).▼
▲در سال
تعریف: هنگامی که انرژی جریان میابد از یک سیستم و یا بخشی از یک سیستم ، ▼
در غیر این صورت نسبت به عملکرد کار مکانیکی، بنابراین انرژی انتقال یافته می شود گرما. "(9)▼
تا حد زیادی از طریق نفوذ ماکس بورن، (10) در قرن بیستم،▼
نسبت به رویکرد مفهومی تجدید نظر شدو در تعریف گرما آمد و توسط بسیاری از نویسندگان، از جمله کنستانتین کاراتئودوری ترجیح داده شد. این ممکن است به نام "رویکرد مکانیکی نامیده شود".
(
از این رو، مفاهیم انتقال انرژی به صورت گرما برگرفته
و دما، به عنوان تحولات نظری است. این مورد گرماسنجی به عنوان یک نظریه برگرفته شده است.
این
[
سپس انتقال انرژی به غیر از انتقال از ماده
و از انتقال انرژی توسط انتقال از ماده
با توجه به رویکرد مکانیکی، مفهومی بیانیه تجدید نظر
این بیانیه تجدید نظر قانون برگرفته شده است از مفاهیم کار مکانیکی بی دررو،
و انتقال غیر آدیاباتیک از انرژی، به عنوان مفاهیم اولیه تجربی یا نظری
این در مفهوم اولیه از دیوار، به خصوص دیوارهای بی دررو استوار، پیش فرض به عنوان جسمی
انرژی
اگر انتقال انرژی به عنوان کار بین آنها مجاز نباشد،
دو سیستم از هم جدا شده به وسبله دیوار آدیاباتیک
تعادل ترمودینامیکی مواد به طور کامل مستقل از یکدیگر بیایند. (
در این بیانیه تجدید نظر این طور بیان شده است:
برای یک سیستم بسته، در هر
تغییر انرژی درونی همان است که کار ادیاباتیک فرایند
این است که بدون در نظر گرفتن راه روند بهره و صرف نظر از اینکه آن بی دررو یا یک فرایند غیر آدیاباتیک است.
روند کار بی دررو مرجع ممکن است خودسرانه از میان کلاس از همه فرآیندهای انتخاب شده باشد.
این بیانیه بسیار کمتر نزدیک به
اما اغلب به عنوان مفهومی صرفه جو است که
نه بر مفاهیم انتقال
تا حد زیادی از طریق نفوذ ماکس بورن،
آن است که اغلب به این دلیل
پایگاه تفکر خود را بر روی
و دوباره در سال
قانون بدون تعریف مقدار حرارت (
و آن
(
فضایی از آن انتقال ماده جداگانه، که اجازه
توصیف وبیان نتیجه
قانون اول ترمودینامیک برای یک سیستم بسته به دو روش توسط کلاوزیوس بیان شد.
یکی از
اما به افزایش
راه دیگری که اشاره
در هر تکرار یک فرایند
در یک فرایند
لازم است که برخی از گرما توسط سیستم گرفته شده و برخی را بیرون بدهد،
و تفاوت در حرارت مصرف شده توسط سیستم در فرایند استیک .
ثابت جهانی و مستقل از سیستم است و توسط جیمز ژول در سال
برای یک سیستم بسته، در هر
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 Δu
<center><math>\Delta{U}=Q-W</math></center>
که در آن مقدار حرارت محیط اطراف خود و کار انجام شده توسط سیستم در اطراف آن،
به ترتیب به سیستم عرضه مشوند.
این علامت ضمنی قراردادی در
در سبک مدرن آموزش علم، با این حال،
مرسوم به استفاده از قرارداد IUPAC است که توسط آن قانون اول از نظر کار انجام شده بر روی سیستم فرموله شده است.
با استفاده از این قرارداد علامت جایگزین برای کار، قانون اول برای یک سیستم بسته ممکن است نوشته شده شود:(
<center><math>\Delta{U}=Q+W</math></center>
این کنوانسیون به شرح زیر فیزیکدانان مانند ماکس پلانک،
(
هنگامی که یک سیستم گسترش
کار انجام شده توسط سیستم در مورد محیط زیست محصول، P dV ، فشار، P، و DV تغییر حجم، است،
در حالی که کار انجام شده بر روی سیستم -P DV است. با استفاده از هر قرارداد علامت برای کار، تغییر در انرژی داخلی سیستم است:
<center><math>\Delta{U}=Q-pDelta{V}</math></center>
که در آن δQ نشان دهنده افزایش بینهایت کوچک از گرمای عرضه شده به سیستم از محیط اطراف آن است.
کار و گرما عباراتی هستند که برای فرآیندهای فیزیکی واقعی عرضه
در حالی که U انرژی داخلی انتزاع ریاضی نگه
به جای مراجعه به شکلی از انرژی در سیستم. به همین ترتیب، پارامتر انرژی کار W به معنی "آن مقدار از انرژی به دست آورده شده و یا از دست داده شده و در نتیجه انجام کاراست ".
انرژی داخلی یک ویژگی از سیستم است در حالی که کار انجام شده و گرمای عرضه شده ویژگی سیستم نیستند.نتیجه قابل توجهی از این تمایز این است که با توجه به انرژی داخلی ΔU تغییر انرژی داخلی در اصل زابطه بین کار وگرما وترکیب شدن این دو ومچنین
== جستارهای وابسته ==
*[[ترمودینامیک]]
* [[قانون صفرم ترمودینامیک]]
* [[قانون دوم ترمودینامیک]]
* [[قانون سوم ترمودینامیک]]
* [[نیکولا سعدی کارنو]]
* [[بنویت پال امیل کلاپیرون]]
* [[کلوین]]
* [[رودلف کلاوزیوس]]<ref>منابع 1.
▲<ref>منابع 1. ^ Jump up to: a b Truesdell, C. A. (1980). 2. Jump up ^ Hess, H. (1840). "Thermochemische Untersuchungen". Annalen der Physik und Chemie 126 (6): 385–404. doi:10.1002/andp.18401260620. 3. Jump up ^ Truesdell, C. A. (1980), pp. 157–158. 4. Jump up ^ Mayer, Robert (1841). Paper: 'Remarks on the Forces of Nature"; as quoted in: Lehninger, A. (1971). Bioenergetics – the Molecular Basis of Biological Energy Transformations, 2nd. Ed. London: The Benjamin/Cummings Publishing Company. 5. ^ Jump up to: a b c Bailyn, M. (1994), p. 79. 6. Jump up ^ Clausius, R. (1850), page 373, translation here taken from Truesdell, C. A. (1980), pp. 188–189. 7. Jump up ^ Clausius, R. (1850), page 384, equation (IIa.). 8. Jump up ^ Bailyn, M. (1994), p. 80. 9. Jump up ^ Bryan, G. H. (1907), p.47. Also Bryan had written about this in the Enzyklopädie der Mathematischen Wissenschaften, volume 3, p. 81. Also in 1906 Jean Baptiste Perrin wrote about it in Bull. de la société français de philosophie, volume 6, p. 81. 10. ^ Jump up to: a b c Born, M. (1949), Lecture V, pp. 31–45. 11. Jump up ^ Bailyn, M. (1994), pp. 65, 79. 12. Jump up ^ Helmholtz, H. (1847). 13. Jump up ^ Bailyn, (1994), p. 82. 14. ^ Jump up to: a b Pippard, A. B. (1957/1966), p. 15. According to Herbert Callen, in his most widely cited text, Pippard's text gives a "scholarly and rigorous treatment"; see Callen, H. B. (1960/1985), p. 485. It is also recommended by Münster, A. (1970), p. 376. 15. ^ Jump up to: a b Born, M. (1921). "Kritische Betrachtungen zur traditionellen Darstellung der Thermodynamik". Physik. Zeitschr 22: 218–224. 16. ^ Jump up to: a b c d e Carathéodory, C. (1909). 17. ^ Jump up to: a b c Münster, A. (1970), pp. 23–24. 18. ^ Jump up to: a b Reif, F. (1965), p. 122. 19. ^ Jump up to: a b c Haase, R. (1971), pp. 24–25. 20. Jump up ^ Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (IUPAC Green Book) See Sec. 2.11 Chemical Thermodynamics 21. Jump up ^ Planck, M. (1897/1903). Treatise on Thermodynamics, translated by A. Ogg, Longmans, Green & Co., London., p. 43</ref>
== منابع ==
{{پانویس}}
|