Първият закон на термодинамиката за обикновения човек.

Цялата човешка дейност се основава на потреблението на енергия. Без енергия е трудно да си представим дейността на организма, функционирането на всички стоки за хората. То е важно както вътре в човека, така и за неговото външно съществуване. Различните индустрии не могат да работят сами, защото изискват енергия. Транспортиране на стоки, отопление на помещения, синтез на нови вещества в клетките на тялото - всичко това се дължи на способността да се произвежда работа.

Мястото на енергията в термодинамиката

За да определим мястото на енергията в този клон на науката, трябва да разберем какво точно означава терминът "термодинамика". Това е област на физиката, в която процесите на преобразуване на енергията се изучават в дълбочина. Всеки знае факта, че енергията е представена в няколко форми: тя може да бъде химическа, електрическа, термична, механична и светлина. Този клон на науката има дори свои собствени закони и принципи, например първият закон на термодинамиката, както и някои други. На тази основа може да се каже, че тази област на познанието няма да съществува, ако свойствата на гореописаната физическа величина не са известни.

Как е трансформацията на енергията?

Много хора не разбират факта, че енергията се прехвърля от една държава в друга. Но в ежедневието ние толкова често използваме преходна енергия, че вече не даваме отчет за това откъде идва. Например, когато навлизаме в автомобил всеки ден, не мислим, че в момента на шофиране химическата енергия отива в електрическа енергия. В електрически мотор, първоначалната електрическа енергия се преобразува в механична енергия, а в парната турбина топлината се преобразува в механична физическа величина. При всичко това съществуват определени количествени съотношения на различните форми на енергия. Но по време на трансформационните процеси се случват някои количествени загуби: консумацията на полезна енергия винаги е по-висока от нейното производство. Това явление лесно се обяснява: трансформацията не може да стане без триене, по време на която част от енергията става топлина и се разсейва в пространството. Оказва се, че тази част вече не може да се използва като полезно количество. По този начин всяко преобразуване не е без загуба.

Първият закон на термодинамиката

Изучавайки процеса на преобразуване на енергията, учените откриха два основни закона. Тази статия ще бъде посветена на първата от тях. Този закон на термодинамиката казва: за всяка промяна - химична или физическа - количеството енергия остава постоянно. По друг начин тя също се нарича закон за запазване на енергията. От това определение следва, че енергията не се появява внезапно и просто не изчезва. Ако в процеса на всяка дейност той се прехвърля в различни форми, от едно към друго, тогава общият му брой не се променя. С други думи, енергията не се създава или унищожава, което отразява първия закон на термодинамиката. Определението в различни източници може да варира, но същността остава същата.

Историята на откриването на този закон

Започва със своето право от средата на XIX век. Немският лекар Майер, който наблюдава как цветът на човешката кръв се променя в тропиците, мисли за връзката между такива физически понятия като топлина и енергия. На свой ред известният учен Жул обърна внимание на развитието на Майер, нещо добавено от негова страна. Всички данни за този закон бяха обединени от друг германски лекар Хелмхолц, когато изучаваше физическите основи на органите на възприятието - човешкия слух и зрение. Той формулира закона по такъв начин, че целият свят го знае днес.

Видове енергиен обмен

Топлината, която се получава, когато един вид енергия се прехвърля на друг, влияе на промяната във вътрешната енергия на даден обект. Когато се промени, се появява противопоставяне на работата на външните сили, които засягат този обект. Вътрешната енергия може да бъде кинетична (това е движението на атомите на обект), потенциал (съхраняван в химически връзки между атомите), гравитационната енергия на цялата система (т.е. ефектът върху обекта) гравитационни сили които се проявяват вътре). Въз основа на тези видове учените са идентифицирали някои видове обмен на енергия.

• Първият от тях се разбира като предварително изолирани системи - няма обмен на енергия и други елементи на дадена система.
• Вторият тип са затворени системи, характеризиращи се с липса на обмен на елементи на системата, но до незначителна степен се обменя енергия.
• Отворените системи (третият вид обмен) се характеризират с обмен и енергия и техните елементи.

понятие вътрешна енергия в термодинамиката

Вътрешната енергия на обект или система в термодинамиката играе почти ключова роля. Всъщност, това е сложна комбинация от няколко потока активност на молекули и атоми. Тя се състои от видове като енергията на въртене и движение напред молекули, енергията на движенията на атоми и групи от атоми, която се намира вътре в молекулите и се излъчва, когато тези частици осцилират. Ядрената енергия на атомите и енергията на взаимодействие на молекулите помежду си също са свързани с вътрешната енергия на даден обект. U _NR зависи от първоначалното състояние на обекта и крайните показатели за неговото състояние. Тази енергия е непрекъсната, като нейният първи закон на термодинамиката. Тя може лесно да бъде изчислена по следната формула: топлината, добавена към системата, минус работата, извършена от тази система. Тук не говорим за естеството на процеса на промяна на вътрешната енергия, дори и за крайното състояние на равновесие, тъй като това вече определя втори закон на термодинамиката.

Връзката между топлината и вътрешната енергия

Тези концепции са много тясно свързани. Предполага се, че топлината е част от вътрешната енергия на системата. Ще разберем каква е топлината. Самият субект няма такъв в обичайния смисъл на думата. Може да се каже, че топлината е енергията, която преминава от обект с висока температура към обект с температура, по-ниска от тази на първата.

С други думи, тя е част от вътрешната енергия на обекта, която се прехвърля от нея, тъй като има по-високи температурни показатели. Такъв трансфер във физиката и химията се нарича отопление.

Първият закон на термодинамиката, химията

Този закон е от основно значение не само за физически експерименти, изучаването на явленията и откриването на нови процеси, но и за друга наука - химия - и свързаните с нея индустрии. При изследването на съществуването и прехвърлянето на енергия в различни форми от гледна точка на химичните реакции на тялото или обекта се открива хоризонт от интересни изследвания и модели в самолета за биоенергия.

Мнозина смятат, че първият закон на термодинамиката е отдалечен от живота на обикновен човек, че молекулите и атомите подлежат на разбиране само от малък брой посветени хора. Но това е далеч от случая. Основата на живота на всеки жив организъм е метаболизма, който не може да се случи без преобразуването на енергията. Следователно химическите процеси на преобразуване на енергията в човешкото тяло са от особен интерес не само за физиците, но и за диетолозите и спортните инструктори. В крайна сметка, знаейки всички особености на този процес, можете успешно да помагате на хората да се отърват от излишни килограми, както и да се грижат за себе си с помощта на правилно съставено меню, състоящо се от здравословна храна.