Termodinamiğin Birinci Yasası Nedir?
Termodinamiğin birinci yasası, enerjinin korunumu ilkesinin termodinamik sistemlerdeki bir ifadesidir. Bu yasa, bir sisteme aktarılan ısının, sistemin iç enerjisindeki değişime ve sistemin yaptığı işe eşit olduğunu belirtir.
Bir sisteme verilen ısı, sistemin iç enerjisindeki artışa ve sistemin çevresine yaptığı işe eşittir.
Adım adım çözümlü örnekler
Bir gaz pistonlu bir kapta sıkıştırılıyor. Bu sırada sisteme 100 J ısı veriliyor ve sistem 50 J iş yapıyor. Gazın iç enerjisindeki değişim ne olur?
1. Verilenleri belirle: Q = 100 J, W = -50 J (sistem üzerine iş yapıldığı için). 2. Termodinamiğin birinci yasasını uygula: \Delta U = Q - W. 3. Değerleri yerine koy: \Delta U = 100 J - (-50 J) = 150 J. 4. Sonucu yorumla: Gazın iç enerjisi 150 J artmıştır.
Bir gaz ısıtıldığında 200 J ısı alıyor ve 75 J iş yapıyor. Bu gazın iç enerjisindeki değişim nedir?
1. Verilenleri belirle: Q = 200 J, W = 75 J. 2. Formülü yaz: \Delta U = Q - W. 3. Değerleri yerine koy: \Delta U = 200 J - 75 J. 4. Sonucu hesapla: \Delta U = 125 J. 5. Yorumla: Gazın iç enerjisi 125 J artmıştır.
Bilgi kartları
Mini test
S1.Bir sistem 300 J ısı alıyor ve 100 J iş yapıyor. İç enerjideki değişim nedir?
S2.Bir gaz, çevresine 150 J iş yaparken 50 J ısı kaybediyor. İç enerjideki değişim nedir?
S3.İzole bir sistemde iş yapılmıyorsa, iç enerjideki değişim ne olur?
Sık yapılan hatalar
Sistem iş yapıyorsa W pozitiftir, sistem üzerine iş yapılıyorsa W negatiftir. — Doğrusu: Termodinamiğin 1. Yasası'nda W, sistem tarafından yapılan işi temsil eder. Eğer sistem üzerine iş yapılıyorsa, bu iş sisteme enerji olarak eklenir ve \Delta U = Q + W'ya benzer bir durum oluşur, ancak standart formülde W sistemin yaptığı iştir. Eğer sistem üzerine iş yapılıyorsa, bu işi formüle dahil ederken W'nun işareti değiştirilir: \Delta U = Q - (-W_{yapılan)} = Q + W_{yapılan}). Yaygın hata, sistem üzerine yapılan işi doğrudan formülde W olarak kullanıp sonucu yanlış bulmaktır.
Isı alan sistemin iç enerjisi her zaman artar. — Doğrusu: Isı alan bir sistemin iç enerjisinin artması için, aldığı ısıyı yaptığı işten daha fazla olması gerekir (Q > W). Eğer aldığı ısıdan daha fazla iş yaparsa, iç enerjisi azalabilir.
Sıkça sorulan sorular
Termodinamiğin 1. Yasası'nın diğer adı nedir?
Enerjinin korunumu yasasıdır.
Bir sisteme ısı vermek (Q pozitif) her zaman iç enerjiyi artırır mı?
Hayır, sistemin yaptığı iş (W) de hesaba katılmalıdır. Eğer sistem ısı aldığından daha fazla iş yaparsa, iç enerjisi azalabilir.
Termodinamiğin 1. Yasası'nın pratik uygulamaları nelerdir?
Buhar makineleri, motorlar, buzdolapları ve ısı pompaları gibi enerji dönüşümü yapan tüm cihazlarda temel prensip olarak kullanılır.