La variazione dell'energia interna di un sistema chiuso è uguale al calore aggiunto al sistema meno il lavoro svolto dal sistema.
Matematicamente, questo può essere espresso come:
ΔU =Q - W
Dove:
* ΔU è il cambiamento nell'energia interna del sistema
* Q è il calore aggiunto al sistema
* W è il lavoro svolto dal sistema
Spiegazione:
* Energia interna (u) è l'energia totale posseduta dalle molecole all'interno di un sistema, compresa l'energia cinetica (dovuta al movimento) e l'energia potenziale (dovuta a posizione e interazioni).
* calore (q) è il trasferimento di energia termica tra oggetti a temperature diverse.
* lavoro (w) è l'energia trasferita quando una forza provoca uno spostamento. In un sistema termodinamico, il lavoro viene spesso svolto espandendo contro una pressione, ad esempio quando un gas spinge un pistone.
Punti chiave:
* Positivo Q: Il calore aggiunto al sistema aumenta la sua energia interna.
* negativo Q: Il calore rimosso dal sistema riduce la sua energia interna.
* Positivo W: Il lavoro svolto dal sistema riduce la sua energia interna.
* negativo W: Il lavoro svolto sul sistema aumenta la sua energia interna.
Esempi:
* Riscaldamento di un gas in un contenitore: Se si aggiunge calore a un gas in un contenitore rigido, l'energia interna del gas aumenterà (ΔU> 0). Poiché il contenitore è rigido, non viene eseguito alcun lavoro (w =0).
* Espansione del gas in un pistone: Se si consente a un gas di espandersi contro un pistone, il gas funzionerà sul pistone (W> 0). Se non viene aggiunto alcun calore (Q =0), l'energia interna del gas diminuirà (ΔU <0).
In sintesi:
La prima legge della termodinamica evidenzia la conservazione del principio energetico. L'energia non può essere creata o distrutta, ma può essere trasferita tra forme diverse, come calore e lavoro. Comprendere questa relazione è cruciale in vari campi, tra cui ingegneria, chimica e fisica.
