Quelle est la formule de le première principe de la thermodynamique – Définition

Equations – Formules de première loi de la thermodynamique. Il existe de nombreuses formes et équations de le première principe de la thermodynamique. Diverses formes sont énumérées ici. Génie thermique

Formules de première loi de la thermodynamique

L’augmentation de l’énergie interne d’un système fermé est égale à la chaleur fournie au système moins le travail effectué.

Formule:

IntE int = Q – W

C’est la première loi de la thermodynamique et c’est le principe de la conservation de l’énergie , ce qui signifie que l’ énergie ne peut être ni créée ni détruite , mais plutôt transformée en différentes formes au fur et à mesure que le fluide contenu dans le volume de contrôle est étudié.

C’est la loi la plus importante pour l’analyse de la plupart des systèmes et celle qui quantifie la transformation de l’ énergie thermique en d’autres formes d’énergie . Il s’ensuit que les machines à mouvement perpétuel du premier type sont impossibles.

Forme différentielle:

Forme différentielle:

dE int = dQ – dW

L’énergie interne E int d’un système a tendance à augmenter si de l’énergie est ajoutée sous forme de chaleur Q et à diminuer si de l’énergie est perdue lors du travail W effectué par le système.

Première loi en termes d’enthalpie dH = dQ + Vdp

L’ enthalpie est définie comme étant la somme de l’ énergie interne E plus le produit de la pression p et de volume V . Dans de nombreuses analyses thermodynamiques, la somme de l’énergie interne U et du produit de la pression p et du volume V apparaît, il est donc commode de donner à la combinaison un nom, une enthalpie et un symbole distinct, H.

H = U + pV

Voir aussi: Enthalpie

La première loi de la thermodynamique en termes d’ enthalpie nous montre pourquoi les ingénieurs utilisent l’enthalpie dans les cycles thermodynamiques (par exemple le cycle de Brayton ou le cycle de Rankine ).

La forme classique de la loi est l’équation suivante:

dU = dQ – dW

Dans cette équation, dW est égal à dW = pdV et est connu comme le travail aux limites .

Puisque H = U + pV , donc dH = dU + pdV + Vdp et nous substituons dU = dH – pdV – Vdp dans la forme classique de la loi:dH – pdV – Vdp = dQ – pdV

Nous obtenons la loi en matière d’enthalpie:

dH = dQ + Vdp

ou

dH = TdS + Vdp

Dans cette équation, le terme Vdp est un travail de processus d’écoulement. Ce travail,   Vdp , est utilisé pour des systèmes à flux ouvert comme une turbine ou une pompe dans lesquels il y a un «dp» , c’est-à-dire un changement de pression. Il n’y a aucun changement dans le volume de contrôle . Comme on peut le voir, cette forme de loi simplifie la description du transfert d’énergie . À pression constante , le changement d’enthalpie est égal à l’ énergie transférée de l’environnement par le chauffage:

Processus isobare (Vdp = 0):

dH = dQ            Q = H 2 – H 1

À entropie constante , c’est-à-dire dans un processus isentropique, le changement d’enthalpie est égal au travail de processus d’écoulement effectué sur ou par le système:

Processus isentropique (dQ = 0):

dH = Vdp            W = H 2 – H 1

Il est évident, il sera très utile dans l’analyse des deux cycles thermodynamiques utilisés en génie énergétique, c’est-à-dire dans le cycle de Brayton et le cycle de Rankine.

pΔV travail

pdV Work - Thermodynamique
pΔV Le travail est égal à l’aire sous la courbe de processus tracée sur le diagramme pression-volume.

Exemple:

Considérons un piston sans friction qui est utilisé pour fournir une pression constante de 500 kPa en une vapeur contenant de cylindre ( vapeur surchauffée ) d’un volume de 2 m 3  à 500 K .

Calculez la température finale, si 3000 kJ de chaleur sont ajoutés.

Solution:

En utilisant des tables à vapeur, nous savons que l’ enthalpie spécifique de cette vapeur (500 kPa; 500 K) est d’environ 2912 kJ / kg . Étant donné qu’à cette condition, la vapeur a une densité de 2,2 kg / m 3 , alors nous savons qu’il y a environ 4,4 kg de vapeur dans le piston à l’enthalpie de 2912 kJ / kg x 4,4 kg = 12812 kJ .

Lorsque nous utilisons simplement Q = H 2 – H 1 , l’enthalpie de vapeur résultante sera alors:

2 = H 1 + Q = 15812 kJ

A partir des tables à vapeur , une telle vapeur surchauffée (15812 / 4,4 = 3593 kJ / kg) aura une température de 828 K (555 ° C) . Comme à cette enthalpie, la vapeur a une densité de 1,31 kg / m 3 , il est évident qu’elle a augmenté d’environ 2,2 / 1,31 = 1,67 (+ 67%). Par conséquent, le volume résultant est de 2 m 3 x 1,67 = 3,34 m 3 et ∆V = 3,34 m 3 – 2 m 3 = 1,34 m 3 .

La partie p∆V de l’enthalpie, c’est-à-dire le travail effectué est:

W = p∆V = 500 000 Pa x 1,34 m 3 = 670 kJ

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