Was ist der Sonderfall des Ersten Hauptsatzes der Thermodynamik – Definition?

Vier Sonderfälle des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik findet in mehreren Sonderfällen Anwendung:

Adiabatischer Prozess:

Ein adiabatischer Prozess ist ein Prozess, bei dem keine Wärmeübertragung in das System oder aus dem System erfolgt. Es tritt sehr schnell auf oder ein System ist gut isoliert, so dass keine Energieübertragung als Wärme zwischen dem System und seiner Umgebung stattfindet. Daher ist dQ = 0 im ersten Hauptsatz der Thermodynamik, der dann lautet:

dQ = 0, dE _int = – dW

Isochorischer Prozess:

Ein isochorischer Prozess ist ein Prozess, bei dem sich das Volumen nicht ändert . Ein isochorer Prozess ist ein Prozess mit konstantem Volumen. Wenn das Volumen eines thermodynamischen Systems konstant ist, arbeitet es nicht an seiner Umgebung. Daher ist dW = 0 im ersten Hauptsatz der Thermodynamik, der dann lautet:

dW = 0, dE _int = dQ

In einem isochoren Prozess verbleibt die gesamte als Wärme hinzugefügte Energie ( dh Q ist positiv) als Erhöhung der inneren Energie ( Erhöhung der Temperatur ) im System .

Zyklischer Prozess:

Ein Prozess, der ein System schließlich in seinen Ausgangszustand zurückversetzt, wird als zyklischer Prozess bezeichnet . Am Ende eines Zyklus haben alle Eigenschaften den gleichen Wert wie zu Beginn.

Für einen solchen Prozess ist der Endzustand derselbe wie der Anfangszustand, und daher muss die gesamte interne Energieänderung Null sein . Dampf (Wasser), der durch einen geschlossenen Kühlkreislauf zirkuliert, durchläuft einen Kreislauf. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik lautet dann:

dE _int = 0, dQ = dW

Daher muss das während des Prozesses geleistete Netz genau der Nettowarenmenge entsprechen, die als Wärme übertragen wird.

Kostenlose Erweiterung:

Dies ist ein  adiabatischer Prozess, bei dem keine Wärmeübertragung zwischen dem System und seiner Umgebung stattfindet und keine Arbeiten am oder vom System ausgeführt werden. Diese Arten von adiabatischen Prozessen werden als freie Expansion bezeichnet . Es ist ein irreversibler Prozess, bei dem sich ein Gas in eine isolierte evakuierte Kammer ausdehnt. Es wird auch Joule-Erweiterung genannt . Für ein ideales Gas ändert sich die Temperatur nicht (siehe: Joules zweites Gesetz ), jedoch erfahren echte Gase während der freien Expansion eine Temperaturänderung. Bei der freien Expansion ist Q = W = 0, und das erste Gesetz verlangt Folgendes:

dE _int = 0

Eine freie Expansion kann nicht in einem PV-Diagramm dargestellt werden, da der Prozess schnell und nicht quasistatisch ist. Die Zwischenzustände sind keine Gleichgewichtszustände, und daher ist der Druck nicht klar definiert.