Первое начало термодинамики
Самый первый закон термодинамики гласит, что энергию нельзя создать или уничтожить, но ее можно изменить. Этот закон лежит в основе принципа сохранения энергии. Это означает, что все, что использует энергию, изменяет энергию от одного вида энергии к другому. Например, при выполнении физических упражнений энергия пищи превращается в кинетическую энергию (энергию движения). Энергия не может быть создана и никогда не исчезает. За исключением вечного двигателя, который остается загадкой. Энергия просто меняет свою форму. Люди могут использовать эти изменения для выполнения полезной работы. Примерами форм энергии в классической механике являются тепло, свет, кинетическая (движение) или потенциальная энергия. Однако в современной физике считается, что существует только два вида энергии - масса и кинетическая энергия, хотя это может быть бесполезно для тех, кто не знаком с более сложной физикой.
Этот закон означает, что общая энергия Вселенной является константой. Однако энергия может передаваться из одной части Вселенной в другую.
Наиболее распространенная формулировка первого закона термодинамики, используемая учеными, такова:
История
Джеймс Прескотт Джоуль был первым человеком, который путем экспериментов установил, что тепло и работа конвертируемы.
Первое явное изложение первого закона термодинамики было дано Рудольфом Клаузиусом в 1850 году: "Существует функция состояния E, называемая "энергией", дифференциал которой равен работе, которой обмениваются с окружающей средой во время адиабатического процесса".
Термодинамика и инженерное дело
В термодинамике и технике естественно думать о системе как о тепловом двигателе, который совершает работу над окружающей средой, и утверждать, что полная энергия, добавленная при нагревании, равна сумме увеличения внутренней энергии плюс работа, совершенная системой. Следовательно, δ W {\displaystyle \delta W} 
- это количество энергии, потерянное системой из-за работы, совершенной системой над окружающей средой. Во время той части термодинамическогоцикла, когда двигатель совершает работу, δ W {\displaystyle \delta W} положительна, но всегда будет часть цикла, где δ W {\displaystyle \delta W} отрицательна, например, когда рабочий газ сжимается. Когда δ W {\displaystyle \delta W} представляет собой работу, совершенную системой, первый закон имеет вид:
d U = δ Q - δ W {\displaystyle \mathrm {d} U=\delta Q-\delta W\,} 
Люди расходятся во мнении, является ли энергия положительным или отрицательным числом. Таким образом, δ Q {\displaystyle \delta Q} 
- это поток тепла из системы, а δ W {\displaystyle \delta W} - это работа в системе:
d U = - δ Q + δ W {\displaystyle \mathrm {d} U=-\delta Q+\delta W\,} 
Из-за этой двусмысленности очень важно в любом обсуждении первого закона четко определить используемое соглашение о знаках.
dU = изменение внутренней энергии
Q = тепло
W = работа
Похожие страницы
Вопросы и ответы
В: Что такое первый закон термодинамики?
О: Первый закон термодинамики гласит, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена; она может только переходить из одной формы в другую.
В: Что такое принцип сохранения энергии?
О: Принцип сохранения энергии означает, что все, что использует энергию, меняет энергию с одного вида на другой.
В: Могут ли когда-нибудь существовать вечные двигатели?
О: Нет, вечные двигатели никогда не могут существовать, поскольку это нарушило бы фундаментальный закон физики, который гласит, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена.
В: Каковы примеры форм энергии в классической механике?
О: Примерами форм энергии в классической механике являются тепло, свет, кинетическая (движение) или потенциальная энергия.
В: Сколько видов энергии существует в современной физике?
О: В современной физике считается, что существует только два вида энергии - масса и кинетическая энергия, хотя это может оказаться бесполезным для тех, кто не знаком с более сложной физикой.
В: Является ли общая энергия Вселенной постоянной?
О: Да, общая энергия Вселенной (или любой Замкнутой системы) является постоянной. Однако энергия может передаваться из одной части Вселенной в другую.
В: Какая наиболее распространенная формулировка первого закона термодинамики используется учеными?
О: Наиболее распространенная формулировка первого закона термодинамики, используемая учеными, заключается в том, что энергию нельзя создать или уничтожить; ее можно только передать или преобразовать из одной формы в другую.
