A termodinamika első főtétele

A termodinamika első főtétele a termodinamikai rendszerekre kimondja az energiamegmaradást, vagyis azt, hogy az energia a termodinamikai folyamatok során átalakulhat, de nem keletkezhet és nem veszhet el. Ezt általában a következőképpen fogalmazzák meg:

Egy zárt rendszer belső energiájának változása egyenlő a rendszerrel közölt és a rendszeren végzett munka összegével,[1][2]

vagy precízebben:

Izolált rendszer teljes energiája állandó, nem izolált rendszer teljes energiájának növekedése egyenlő a kívülről a rendszerhez vezetett energiák (pl ) és munkák összegével.[3]

azaz:

.

A termodinamika első főtételének egyik következménye, hogy nem létezik elsőfajú örökmozgó.

ÁttekintésSzerkesztés

Ez az általános energiamegmaradás elve, amely nem csak termodinamikai folyamatokra érvényes. Környezetétől elszigetelt rendszerben, bármilyen folyamatok is mennek végbe a rendszeren belül, az energiák összege állandó. Ha a rendszer nem izolált, akkor a rendszer energiája pontosan annyival nő, amennyivel a környezeté csökken (illetve fordítva).

A környezetével sem anyagot, sem energiát nem cserélő rendszert izolált rendszernek szokás nevezni. Zárt, illetve nyitott rendszeren olyan rendszereket értenek, amely környezetével csak energiát, illetve anyagot és energiát is cserélhet.[3]

Nyugvó, izolált rendszerSzerkesztés

A termodinamika első főtétele tehát az energiamegmaradás elvének kifejezése, amely a hőközlés és a munkavégzés útján átadott energiát különválasztva veszi számításba. A belső energia egy test vagy rendszer állapotát jellemzi, azaz állapotjelző, míg a hő és a munka az energia megváltozásának folyamatát írja le, azaz folyamatjelző.

Általánosítva kimondhatjuk, hogy a nyugvó, izolált rendszer belső energiáját hőközléssel és munkavégzéssel tudjuk megváltoztatni. Azt is tudjuk, hogy a rendszer belső energiája a rendszerrel közölt   hővel arányosan növekszik, míg a rendszer által végzett munkával arányosan csökken.

Mozgó, izolált rendszerSzerkesztés

Mozgó, izolált rendszer energiája a következő:

 

 : belső energia,  : mozgási energia,  : potenciális (helyzeti) energia

Tudjuk, hogy ebben az esetben a mozgó rendszer energiájának változása a belső energia, a mozgási energia és a helyzeti energia változásából tevődik össze. Tehát mozgó rendszerben a termodinamika első főtétele az alábbi alakot veszi fel:

 

HivatkozásokSzerkesztés

  1. Kovács Endre, Paripás Béla: Fizika I.. (Hozzáférés: 2013. április 20.)
  2. Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (IUPAC Green Book) Lásd Sec. 2.11 Chemical Thermodynamics
  3. a b Budó: Kísérleti fizika I., Nemzeti Tankönyvkiadó Rt., 1997, 9631953130