فروش انواع فایلهای دانشجویی

قانون اول ترمودینامیک / انرژی داخلی

قانون اول ترمودینامیک

قانون اول ترمودینامیک / انرژی داخلی

ترجمه متن فیلم مقاله قانون اول ترمودینامیک در قسمت زیر

من در حال حاضر یک دسته از فیلم ها در مورد ترمودینامیک ، هم در شیمی و هم در لیست پخش فیزیک ، انجام داده ام و فهمیدم که هنوز به شما ندهم ، یا حداقل اگر حافظه من به درستی به من خدمت کند ، من هنوز اول را به شما داده ام. قانون اول ترمودینامیک. 

و فکر می کنم اکنون زمان به خوبی گذشته است. اولین قانون اول ترمودینامیک. و این یک مورد خوب است این به ما می گوید انرژی – من این کار را با این رنگ مژگان انجام می دهم – انرژی ایجاد نمی شود یا از بین نمی رود ، فقط می تواند از یک شکل یا شکل دیگر تغییر یابد. بنابراین انرژی را نمی توان ایجاد کرد یا از بین برد و فقط دگرگون شد. بنابراین بیایید در مورد دو نمونه از این موضوع فکر کنیم. 

و ما هنگامی که مکانیک و سینتیک را در لیست پخش فیزیک آموختیم ، این موضوع را لمس کردیم ، و ما در لیست پخش شیمی نیز این کار را انجام داده ایم. بنابراین اجازه دهید می گویم من سنگی دارم که می توانم به همان سرعت پرتاب کنم. شاید توپ به نوعی باشد. بنابراین من یک توپ را به سمت راست پرتاب می کنم. 

آن فلش بردار سرعت آن است ، درست است؟

 در هوا بالا می رود بذار اینجا انجامش بدم من یک توپ را پرتاب می کنم و در هوا پیش می رود.

 به دلیل گرانش در حال کاهش است. و در بعضی مقاطع ، تا اینجا ، توپ به هیچ وجه سرعت نخواهد گرفت.

 بنابراین در این مرحله قرار است کمی کند شود ، در این مرحله قرار است کمی بیشتر کند شود. و در این مرحله کاملاً ثابت خواهد بود و سپس شروع به سرعت بخشیدن به سمت پایین خواهد کرد. در حقیقت ، همیشه به سمت پایین سرعت می گرفت. این روند به سمت بالا کاهش می یابد ، و سپس سرعت آن به سمت پایین شروع می شود. 

بنابراین در اینجا سرعت آن به این صورت خواهد بود. و در اینجا سرعت آن به این صورت خواهد بود. سپس درست هنگام بازگشت به زمین ، اگر مقاومت هوای ناچیزی را فرض کنیم ، سرعت آن به همان بزرگی به سمت بالا اما در جهت نزولی خواهد بود. بنابراین ، هنگامی که به این مثال نگاه کردیم و این کار را در فیلم های حرکتی پرتابه در لیست پخش فیزیک انجام داده ایم ، در اینجا ما گفتیم ، ببین ، ما در اینجا انرژی پویایی داریم. و این معنی دارد. فکر می کنم ، برای همه ما ، انرژی بطور شهودی به معنای این است که شما کاری انجام می دهید. بنابراین انرژی جنبشی. انرژی حرکت ، سینتیک. در حال حرکت است ، بنابراین انرژی دارد. 

اما پس از کم شدن سرعت در اینجا ، ما به وضوح هیچ انرژی جنبشی ، انرژی جنبشی صفر نداریم. بنابراین انرژی ما کجا رفت؟ من اولین قانون اول ترمودینامیک را به شما گفتم که نمی توان انرژی ایجاد کرد یا از بین رفت. اما من به وضوح در اینجا انرژی جنبشی زیادی داشتم ، و ما چندین بار فرمول آن را دیده ام ، و در اینجا من انرژی جنبشی ندارم. بنابراین من به وضوح انرژی جنبشی را نابود کردم ، اما اولین قانون ترمودینامیک به من می گوید که من نمی توانم این کار را انجام دهم. بنابراین من باید آن انرژی جنبشی را تغییر داده ام. من باید آن انرژی جنبشی را به چیز دیگری تبدیل کرده ام. و در مورد این توپ ، من آن را به انرژی بالقوه تبدیل کرده ام.

 بنابراین اکنون انرژی بالقوه دارم. و من به ریاضیات آن نمی پردازم ، اما انرژی بالقوه فقط پتانسیل تبدیل به اشکال دیگر انرژی است. من حدس می زنم که این روش آسان برای انجام آن است. اما راه فکر کردن در مورد آن این است که ، نگاه کنید ، توپ در اینجا واقعاً بالا است ، و به واسطه موقعیت آن در جهان ، اگر چیزی جلوی آن را نگیرد ، به پایین سقوط می کند ، یا در حال تبدیل شدن است. به شکل دیگری از انرژی. حالا بگذارید یک سؤال دیگر از شما بپرسم. بیایید بگوییم که من این توپ را پرتاب می کنم و بیایید بگوییم که ما واقعاً مقاومت هوا داریم. بنابراین من توپ را به بالا پرتاب می کنم. من اینجا انرژی جنبشی زیادی دارم. سپس در اوج جایی که توپ وجود دارد ، تمام انرژی بالقوه است ، انرژی جنبشی ناپدید شده است. و بگذارید بگوییم مقاومت هوا دارم. 

بنابراین وقتی توپ به پایین برگردد ، هوا نوعی کند کردن آن است ، بنابراین وقتی به این نقطه پایینی رسید ، به همان سرعت که پرتاب کردم به سرعتی نمی رسد. بنابراین وقتی به اینجا می رسم به این نقطه پایین ، توپ من خیلی کندتر از آن آغاز می شود تا من شروع به کار کنم. و بنابراین اگر شما درباره آنچه اتفاق افتاده است فکر می کنید ، من انرژی جنبشی زیادی در اینجا دارم. فرمول را به شما می دهم. انرژی پویایی توده ای از توپ است ، برابر سرعت توپ ، مربع ، بیش از 2. این انرژی جنبشی در اینجا است. و بعد آن را پرتاب می کنم. همه اینها به انرژی بالقوه تبدیل می شود. سپس دوباره پایین می آید ، و به انرژی جنبشی تبدیل می شود. 

اما به دلیل مقاومت در برابر هوا ، من در اینجا سرعت کمتری دارم. سرعت کمتری نسبت به آنجا دارم. انرژی جنبشی فقط به بزرگی سرعت بستگی دارد. من می توانم نشانه ای مطلق را در آنجا قرار دهم تا نشان دهم که ما با سرعت سرعت سروکار داریم. بنابراین من به وضوح در اینجا انرژی جنبشی کمتری دارم. بنابراین انرژی جنبشی پایین تر از من در اینجا پایین است ، درست است؟ و من هیچ انرژی بالقوه ای باقیمانده ندارم. 

بیایید بگوییم این زمینه است. ما به زمین برخورد کرده ایم. بنابراین من یک معضل دیگر دارم. می دانید ، هنگامی که من از انرژی جنبشی به هیچ انرژی جنبشی در آنجا رفتم ، می توانم به قانون اول بروم و بگویم ، اوه ، چه اتفاقی افتاد؟ و قانون اول می گوید ، آه ، سال ، همه اینها به انرژی بالقوه تبدیل شده اند. و دیدید که آن را به انرژی بالقوه تبدیل کرده است زیرا وقتی توپ به عقب شتاب می یابد ، دوباره به انرژی جنبشی تبدیل می شود. اما بعد می گویم نه ، آقای اول قانون ترمودینامیک ، نگاه کنید ، در این مرحله من انرژی بالقوه ندارم ، و من تمام انرژی جنبشی داشتم و انرژی جنبشی زیادی داشتم. اکنون در این مرحله ، من یک بار دیگر انرژی بالقوه ندارم ، اما انرژی جنبشی کمتری دارم. توپ من با سرعت کمتری نسبت به آنچه پرتاب کردم افت کرده است. و ترمودینامیک می گوید ، اوه ، خوب ، زیرا هوا دارید. و من می گویم ، من هوا دارم ، اما انرژی کجا رفت؟ و سپس اولین قانون ترمودینامیک می گوید ، آه ، وقتی توپ شما در حال سقوط بود – بگذارید ببینم ، این توپ است.

 بگذارید توپ را زرد کنم. بنابراین وقتی توپ شما در حال سقوط بود ، در برابر ذرات هوا مالیده می شود. در برابر مولکول های هوا ساییده می شد. و درست در جایی که مولکولها به داخل دیوار پرتاب می شوند ، کمی اصطکاک وجود دارد. اصطکاک فقط در اصل است ، توپ شما باعث ساخت این مولکول ها شد که کمی سریعتر در لرزش قرار گرفت. و در اصل ، اگر به این موضوع فکر کنید ، اگر به مشکل ماکرواستات / میکرواستات یا شرحاتی که در مورد آن صحبت کردیم ، برگردید ، این توپ در اصل انرژی جنبشی خود را به مولکول های هوا منتقل می کند و در اثر فروپاشی آن فرو می رود. و در واقع این کار را در مسیر صعود نیز انجام می داد. بنابراین ، این انرژی جنبشی که فکر می کنید از دست داده اید یا در پایین نابود شده اید ، از آنجا که توپ شما کندتر می شود ، در واقع به بسیاری از ذرات هوا منتقل می شود. 

این تعداد زیادی از ذرات هوا بود. حالا ، اندازه گیری دقیقاً انرژی جنبشی ای که بر روی هر ذره هوا انجام می شود غیرممکن است ، زیرا حتی نمی دانیم ریزگردهای آنها با چه چیزهایی شروع می شود. اما آنچه می توان گفت این است که بطور کلی من مقداری گرما به این ذرات منتقل کردم. درجه حرارت ذرات هوا را که توپ از طریق آن ریخته می شود با ساییدن آن ذرات یا دادن انرژی جنبشی به آنها ، افزایش دادم. 

به یاد داشته باشید ، دما فقط یک اندازه گیری جنبشی است – و درجه حرارت یک ماکرواستات یا نوعی روش ناخالص یا یک روش کلان است که به انرژی جنبشی مولکولهای فردی نگاه می کند. اندازه گیری هرکدام از آنها بسیار سخت است ، اما اگر به طور متوسط ​​می گویید انرژی جنبشی آنها x است ، در اصل شما می توانید نشانگر دما باشید. پس اینجا رفت به گرما رفت. 

و گرما شکل دیگری از انرژی است. به طوری که قانون اول ترمودینامیک می گوید ، من هنوز هم نگه دارم. شما انرژی جنبشی زیادی دارید ، به پتانسیل تبدیل شده اید ، که تبدیل به انرژی جنبشی کمتری می شود. و بقیه کجا رفتند؟ تبدیل به گرما شد. زیرا این انرژی جنبشی را به این ذرات هوا در محیط اطراف منتقل می کند. به اندازه کافی عادلانه بنابراین اکنون که ما آن را از دسترس خارج کرده ایم ، چگونه میزان انرژی موجود در آن را اندازه می گیریم؟ و در اینجا ما چیزی به نام انرژی داخلی داریم. انرژی داخلی یک سیستم. بار دیگر این یک ماکرواستات است ، یا می توانید آنرا توصیفی کلان از آنچه اتفاق می افتد بنامید. این به شما داخلی گفته می شود.

 روشی که من به یاد می آورم این است که کلمه داخلی برای انرژی داخلی از U. U شروع نمی شود. بگذارید به مثال خود برگردم – که من در گذشته داشتم ، که من در فیلم قبلی ما ، اگر شما من می دانید که ، بعضی از بنزین ها با سقف متحرک در بالا را مشاهده می کنید. این سقف متحرک آن است. این می تواند به بالا و پایین حرکت کند. ما در آنجا خلاء داریم.

 و من اینجا گاز دارم. انرژی داخلی به معنای واقعی کلمه تمام انرژی موجود در سیستم است. بنابراین این شامل می شود ، و برای اهداف ما ، به ویژه هنگامی که شما در یک دوره شیمی سال اول هستید ، این انرژی جنبشی همه اتم ها یا مولکول ها است. و در یک فیلم آینده ، من واقعاً آن را محاسبه می کنم که چه مقدار انرژی جنبشی در یک ظرف وجود دارد. 

و این در واقع انرژی داخلی ما به علاوه انرژی دیگر خواهد بود. اگر این اتم ها ، آنها مقداری انرژی جنبشی دارند ، زیرا حرکت ترجمه ای دارند ، اگر به ریزگردها نگاه کنیم. اگر آنها فقط اتم های فردی هستند ، شما واقعاً نمی توانید بگویید که آنها در حال چرخش هستند ، زیرا چرخش اتم به چه معناست ، درست است؟ زیرا الکترونهای آن به هر حال فقط در حال پرش هستند. 

بنابراین اگر آنها اتم های فردی باشند ، نمی توانند بچرخند ، اما اگر یک مولکول باشند ، می توانند بچرخند ، اگر چیزی شبیه به این باشد. ممکن است در آنجا انرژی چرخشی وجود داشته باشد. این شامل می شود اگر اوراق قرضه داریم – بنابراین من فقط یک مولکول ترسیم کردم. این مولکول پیوند دارد. این اوراق حاوی مقداری انرژی است. این نیز در انرژی داخلی گنجانده شده است. 

اگر من چند الکترون داشته باشم ، بیایید بگوییم که این یک مورد نبود – خوب من این کار را با استفاده از گاز انجام می دهم ، و گازها هادی خوبی نیستند – اما بگذارید بگوییم که من این کار را برای یک جامد انجام می دهم. بنابراین من از ابزارهای اشتباه استفاده می کنم بیایید بگوییم فلز دارم. اینها فلز من هستند – بگذارید بیشتر انجام دهم – اتم های فلزی من.

 و در آن اتم فلزی ، یک دسته از الکترون ها دارم – خوب که ” همان رنگ – من یک دسته از – اجازه دهید من یک رنگ مناسب استفاده کنید – من یک دسته از الکترون ها در اینجا دارم. و من در اینجا تعداد کمتری دارم. بنابراین این الکترون ها واقعاً می خواهند به اینجا برسند. شاید به دلایلی متوقف شده باشند ، بنابراین پتانسیل الکتریکی دارند. شاید بدانید که در اینجا شکافی وجود دارد ، جایی که آنها نمی توانند انجام دهند یا چیزی شبیه به آن باشند. انرژی داخلی نیز شامل می شود. این به طور معمول محدوده کاری است که در کلاس شیمی سال اول مشاهده می کنید. اما این شامل می شود. این همچنین به معنای واقعی کلمه شامل هر شکلی از انرژی است که در اینجا وجود دارد. همچنین ، به عنوان مثال ، در یک فلز ، اگر ما این فلز را گرم می کنیم ، آنها شروع به لرزش می کنند ، درست است؟ آنها شروع به حرکت به چپ و راست ، بالا یا پایین یا هر جهت ممکن می کنند. و اگر به یک مولکول یا اتمی که لرزش دارد فکر می کنید ، از اینجا می رود ، و سپس به آنجا می رود ، سپس به آنجا باز می گردد.

 به عقب و جلو می رود ، درست است؟ و اگر به آنچه اتفاق می افتد فکر می کنید ، وقتی در نقطه میانه قرار دارد انرژی جنبشی زیادی دارد ، اما در این مرحله درست در اینجا ، وقتی قرار است به عقب برگردید ، برای یک لحظه فوق العاده کاملاً ثابت است. و در آن مرحله ، تمام انرژی جنبشی آن انرژی بالقوه است. و سپس به انرژی جنبشی تبدیل می شود. سپس دوباره به انرژی بالقوه باز می گردد. نوعی آونگ است یا در واقع حرکت هارمونیکی است. بنابراین در این حالت ، انرژی داخلی شامل انرژی جنبشی برای مولکول هایی است که به سرعت در حال حرکت هستند. اما همچنین انرژی بالقوه مولکولهای ارتعاش را شامل می شود ، آنها در آن نقطه هستند که آنها انرژی جنبشی ندارند. 

بنابراین شامل انرژی بالقوه نیز می شود. بنابراین انرژی داخلی به معنای واقعی کلمه تمام انرژی موجود در یک سیستم است. و برای بیشتر کارهایی که می خواهیم انجام دهیم ، می توانید فرض کنید که ما با یک گاز ایده آل سروکار داریم. به جای آن ، با مواد جامد و رسانایی و ارتعاشات و همه چیز پیچیده تر می شود. ما قصد داریم فرض کنیم که با یک گاز ایده آل سروکار داریم. و حتی بهتر ، ما فرض می کنیم که با یک گاز ایده آل یکپارچه سروکار داریم. و شاید این فقط هلیوم یا نئون باشد. یکی از گازهای ایده آل است. آنها نمی خواهند با یکدیگر پیوند برقرار کنند. آنها با یکدیگر مولکولی تشکیل نمی دهند. بیایید فرض کنیم که آنها نیستند. آنها فقط اتم های فردی هستند. 

و در این حالت ، انرژی درونی ، اگر واقعاً نادیده بگیریم ، می توانیم انرژی جنبشی آن را ساده تر کنیم. اما تحقق این مهم است ، انرژی داخلی همه چیز است این تمام انرژی درون یک سیستم است. اگر گفتید ، انرژی سیستم چقدر است؟ انرژی داخلی آن است. بنابراین قانون اول ترمودینامیک می گوید انرژی را نمی توان ایجاد کرد یا از بین برد ، فقط دگرگون می شود. بنابراین بیایید بگوییم که انرژی داخلی در حال تغییر است. بنابراین من این سیستم را دارم و کسی به من می گوید ، ببین انرژی داخلی در حال تغییر است. بنابراین دلتا U ، این فقط یک دلتا سرمایه است که می گوید ، تغییر انرژی داخلی چیست؟ این می گوید ، نگاه کنید ، اگر انرژی داخلی شما در حال تغییر است ، سیستم شما یا کاری را انجام داده است ، یا کاری را برای شخص دیگری انجام می دهد. مقداری انرژی به آن منتقل می شود و یا از آن دور می شود. بنابراین ، چگونه می توانیم آن را بنویسیم؟ 

خوب اولین قانون اول ترمودینامیک یا حتی تعریف انرژی داخلی ، می گوید تغییر انرژی داخلی برابر با گرمای اضافه شده به سیستم است – و یک بار دیگر نامه بسیار شهودی برای گرما ، زیرا گرما با Q شروع نمی شود ، اما این کنوانسیون استفاده از Q برای گرما است. نامه h برای آنتالپی محفوظ است ، که یک مفهوم بسیار ، بسیار ، بسیار شبیه به گرما است.

 ما در مورد آن صحبت خواهیم کرد شاید در ویدیوی بعدی. برابر با گرمای اضافه شده به سیستم است ، منهای کار انجام شده توسط سیستم. و می توانید این چندین روش را ببینید. بعضی اوقات مثل این نوشته شده است. بعضی اوقات نوشته شده است که تغییر در انرژی داخلی برابر با گرمای اضافه شده به سیستم است به علاوه کارهایی که روی سیستم انجام می شود. و ممکن است این بسیار گیج کننده باشد ، اما شما باید همیشه همیشه – و ما واقعاً در ویدیوی بعدی به این 100 روش مختلف نگاه خواهیم کرد.

 و در واقع این یک پایتخت U است. بگذارید اطمینان حاصل کنم که من آن را به عنوان یک سرمایه در ایالات متحده می نویسم. اما ما قصد داریم 100 راه مختلف را انجام دهیم. اما اگر به این فکر کنید ، اگر من کار می کنم ، انرژی خود را از دست می دهم. من انرژی را به شخص دیگری منتقل کردم. بنابراین این کار را انجام می دهد. به همین ترتیب ، اگر کسی گرمای من را افزایش می دهد و انرژی من را افزایش می دهد ، حداقل برای من این تعاریف منطقی و شهودی است. حال اگر این مسئله را ببینید ، می گویید ، خوب ، اگر انرژی من بالا می رود ، اگر این یک چیز مثبت است ، یا من باید این را بالا می برم ، یا کار برای من انجام می شود. یا انرژی به سیستم من منتقل می شود. مثالهای بیشتری درمورد اینکه دقیقاً در ویدیوی بعدی به چه معنی است ، می دهم. اما من فقط می خواهم شما را با هر یک از این موارد راحت کنم. زیرا شما همیشه آنها را می بینید و حتی اگر معلم شما فقط از یکی از آنها استفاده کند ممکن است دچار سردرگمی شوید. 

اما شما همیشه باید این بررسی واقعیت را انجام دهید. وقتی چیزی کار می کند ، انرژی را به چیز دیگری منتقل می کند ، درست است؟ بنابراین اگر شما در حال کار هستید ، از بین می رود ، این از بین می رود ، انرژی داخلی شما است. به همین ترتیب ، انتقال گرما راهی دیگر برای انتقال انرژی از یک سیستم به سیستم دیگر یا از یک نهاد به سیستم دیگر است. 

بنابراین اگر کل انرژی من بالا می رود ، ممکن است گرما به سیستم من اضافه شود. اگر انرژی من در حال کاهش است ، یا گرما از سیستم من برداشته می شود ، یا من روی چیزی بیشتر کار می کنم. من با آن یک نمونه مثال می زنم. و من فقط قصد دارم شما را با این فیلم با برخی از نمادهای دیگر که ممکن است ببینید ترک کنید. ممکن است مشاهده کنید که تغییر در انرژی داخلی برابر است با تغییر – بگذارید دوباره آن را بنویسم – تغییر در انرژی داخلی ، سرمایه در ایالات متحده. شما بعضی اوقات آن را به عنوان مشاهده می کنید ، آنها یک دلتا Q می نویسند ، کدام نوع دلالت بر تغییر گرما دارد اما من آن را در یک فیلم آینده توضیح خواهم داد که چرا این امر کاملاً معنادار نیست ، اما شما این موضوع را زیاد خواهید دید. اما شما همچنین می توانید این را به عنوان گرمای اضافه شده به سیستم ، منفی تغییر کار مشاهده کنید ، که کمی غیر شهودی است زیرا وقتی در مورد گرما یا کار صحبت می کنید ، در مورد انتقال انرژی صحبت می کنید. بنابراین هنگامی که شما در مورد تغییر در انتقال صحبت می کنید ، کم کم می شود – بنابراین گاهی اوقات یک کار دلتا می شود ، منظور آنها این است که کارهایی که توسط یک سیستم انجام می شود. 

بنابراین بدیهی است اگر مقداری انرژی دارید ، برخی کارها را انجام می دهید ، آن انرژی را از دست داده اید ، آن را به شخص دیگری داده اید ، می توانید یک علامت منفی در آنجا داشته باشید. یا ممکن است ببینید که اینگونه نوشته شده است ، تغییر در انرژی داخلی برابر با گرمای اضافه شده است – من نمی گویم حتی این نوع خواندن ها به من تغییر گرما می دهد. من’ من فقط می گویم این گرما اضافه شده – به علاوه کار انجام شده بر روی سیستم. بنابراین این کار انجام شده است ، این کار توسط سیستم انجام می شود.

 در هر صورت. و حتی نباید این را به خاطر بسپارید ، فقط باید کمی در مورد آن فکر کنید. اگر کار خودم را انجام دهم ، انرژی خود را از دست خواهم داد. اگر کار برای من انجام شود ، می توانم انرژی کسب کنم. اگر گرما از دست بدهم ، اگر این عدد منفی باشد ، انرژی خود را از دست خواهم داد. اگر گرما بدست آورم می توانم انرژی کسب کنم. به هر حال ، من شما را برای این ویدیو ترک می کنم ، و در ویدیوی بعدی ما واقعاً سعی خواهیم کرد این فرمول انرژی داخلی 100 روش مختلف را هضم کنیم. اگر کار برای من انجام شود ، می توانم انرژی کسب کنم. 

اگر گرما از دست بدهم ، اگر این عدد منفی باشد ، انرژی خود را از دست خواهم داد. اگر گرما بدست آورم می توانم انرژی کسب کنم. به هر حال ، من شما را برای این ویدیو ترک می کنم ، و در ویدیوی بعدی ما واقعاً سعی خواهیم کرد این فرمول انرژی داخلی 100 روش مختلف را هضم کنیم. اگر کار برای من انجام شود ، می توانم انرژی کسب کنم. اگر گرما از دست بدهم ، اگر این عدد منفی باشد ، انرژی خود را از دست خواهم داد. اگر گرما بدست آورم می توانم انرژی کسب کنم.

 به هر حال ، من شما را برای این ویدیو ترک می کنم ، و در ویدیوی بعدی ما واقعاً سعی خواهیم کرد این فرمول انرژی داخلی 100 روش مختلف را هضم کنیم.

49
ارسال دیدگاه
توسط
تومان