Pierwsza zasada termodynamiki: rozwiązywanie problemów

Pierwsza zasada termodynamiki mówi, że ciepło dodane do układu jest wykorzystywane do wykonywania pracy i zwiększania energii wewnętrznej układu.

Rozważmy przykład, w którym 100 gramów wody przy jednym ciśnieniu atmosferycznym zamienia się w parę w temperaturze 100 stopni Celsjusza. Jaka jest zmiana energii wewnętrznej w tym procesie termodynamicznym?

Ten układ termodynamiczny zmienia się z początkowego stanu ciekłego do końcowego stanu gazowego przy stałej temperaturze i ciśnieniu, gdy woda zamienia się w parę.

Przenikanie ciepła do układu jest iloczynem masy i utajonego ciepła parowania wody.

Wykonana praca jest równa iloczynowi zmiany ciśnienia i objętości. Na podstawie wartości masy i gęstości pary i wody szacuje się zmianę objętości, a tym samym wykonaną pracę.

Tutaj niewiadomą jest zmiana energii wewnętrznej, podczas gdy znane wielkości to ciepło dostarczone i praca wykonana przez układ. Tak więc, stosując pierwszą zasadę termodynamiki, można oszacować zmianę energii wewnętrznej.