Física: transformação de energia entre Mecânica e Formas térmicas

Termodinâmica é o estudo de como energia térmica (energia térmica) e energia mecânica estão relacionados. É um tópico importante na física, bem como na engenharia. Os engenheiros devem utilizar os princípios termodinâmicos sempre que o calor está envolvido. Isso inclui o projeto de geladeiras, aparelhos de ar condicionado, automóveis, motores a jato, e até computadores.

Uma das ideias mais importantes dentro deste tópico é a primeira lei da termodinâmica, que é uma reformulação da lei da conservação da energia, com ênfase na ideia de que a energia mecânica e energia térmica pode, de fato, ser transformado em outro. Afirma que a variação da energia de um gás é igual à quantidade do gás é aquecida mais a quantidade de trabalho que é feito em que o gás.

Isso é um bocado, então a primeira lei da termodinâmica é geralmente expressa como uma equação:

# 8710-você = Q + W

Nesta equação, # 8710-você é a mudança de energia interna do gás (não incluindo, por exemplo, a energia devida ao movimento da caixa que contém o gás) e para uma gás ideal é proporcional à mudança da temperatura do gás. Q é a quantidade do gás é aquecida, e W é a quantidade de trabalho realizado sobre o gás. Se o gás aquece seus arredores (em vez do ambiente de aquecimento a gás), depois Q é negativa. Da mesma forma, se o gás funciona em seu entorno, em seguida, W é negativa.

Aqui está um exemplo conceitual: Imagine um balão cheio de hélio. O que acontece com a temperatura do balão se você apertá-lo? Quando você apertar um balão, você aplicar forças de superfície que do balão através de uma distância. Em outras palavras, a realizar trabalho sobre o balão. A partir da primeira lei da termodinâmica, este significa que aumentar a energia interna, e, portanto, a temperatura, no interior do balão. A temperatura do balão depois diminui novamente, o balão aquece seus arredores (resultado da segundo lei da termodinâmica).

Este exemplo pode parecer trivial, mas se você entender isso, você está bem no seu caminho para a compreensão da primeira lei da termodinâmica, bem como a termodinâmica em geral. Além disso, este exemplo é semelhante ao que você encontra em tecnologia todos os dias. Ambos os refrigeradores e aparelhos de ar condicionado conter compressores que atuam tanto quanto o balão descrito.