Physik: Transforming Energie zwischen mechanische und thermische Formulare

Thermodynamik thermische Energie (Wärmeenergie) und mechanische Energie ist die Studie, wie verwandt sind. Es ist ein wichtiges Thema in der Physik sowie in der Technik. Ingenieure müssen thermodynamischen Prinzipien beschäftigen, wenn Wärme beteiligt ist. Dazu gehört auch die Gestaltung von Kühlschränken, Klimaanlagen, Autos, Düsenmotoren und sogar Computer.

Eine der wichtigsten Ideen in diesem Thema ist das erste Gesetz der Thermodynamik, die eine Neuformulierung des Gesetzes der Erhaltung der Energie ist, mit einem Schwerpunkt auf der Idee, dass mechanische Energie und Wärmeenergie, ja ineinander umgewandelt werden. Es besagt, dass die Änderung der Energie eines Gases zu dem Betrag, der gleich ist der Gas erhitzt wird, plus der Menge an Arbeit, die auf dem Gas durchgeführt wird.

Das ist ein Mund voll, so dass der erste Hauptsatz der Thermodynamik ist in der Regel als eine Gleichung ausgedrückt:

# 8710-U = Q + W

In dieser Gleichung, # 8710-U ist die Veränderung der innere Energie des Gases (nicht einschließlich, zum Beispiel das Gas die Energie aufgrund der Bewegung der Schachtel enthält) und für eine ideales Gas ist auf die Änderung der Temperatur des Gases proportional. Q das Gas die Menge erwärmt wird, und W ist die Menge an Arbeit auf dem Gas. Wenn das Gas heizt seine Umgebung (statt der Umgebung der Gasheizung), dann Q negativ ist. Ebenso, wenn das Gas auf seine Umgebung nicht funktioniert, dann W negativ ist.

Hier ist ein konzeptionelles Beispiel: Stellen Sie sich einen Ballon mit Helium gefüllt. Was passiert mit der Temperatur der Ballon, wenn Sie es quetschen? Wenn Sie einen Ballon quetschen, wenden Sie Kräfte auf die Oberfläche des Ballons über einen Abstand. Mit anderen Worten: Sie arbeiten auf dem Ballon. Aus dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik, bedeutet dies, dass Sie die interne Energie zu erhöhen und damit die Temperatur, die im Inneren des Ballons. Die Temperatur des Ballon sinkt dann wieder, wenn der Ballon seine Umgebung (eine Folge der Erwärmung zweite Hauptsatz der Thermodynamik).

Dieses Beispiel mag trivial erscheinen, aber wenn man es verstehen, sind Sie auch auf Ihrem Weg in die erste Hauptsatz der Thermodynamik zu verstehen, sowie Thermodynamik im Allgemeinen. Darüber hinaus ist dieses Beispiel ähnlich dem, was Sie in der Alltagstechnik. Beide Kühlschränke und Klimaanlagen enthalten Kompressoren, die viel wie der Ballon beschrieben handeln.