Pierwsza zasada termodynamiki — ΔU = Q + W

Co się właśnie stało?

Przy zablokowanym tłoku (stała objętość) całe dostarczone ciepło poszło w energię wewnętrzną — temperatura wzrosła, ale gaz nie wykonał żadnej pracy.

Pierwsza zasada termodynamiki:

to bilans energii dla gazu. Zmiana energii wewnętrznej równa się sumie dostarczonego ciepła i pracy wykonanej nad gazem:

Energia nie ginie — może wejść jako ciepło (Q) lub jako praca (W) i objawić się jako wzrost energii wewnętrznej (a więc temperatury).

Cztery przemiany:

izochoryczna (stała objętość): W = 0, całe ciepło → ΔU (temperatura rośnie);

izobaryczna (stałe ciśnienie): gaz rozpręża się i wykonuje pracę, część ciepła idzie na pracę;

izotermiczna (stała temperatura): ΔU = 0, dostarczone ciepło zamienia się w całości w pracę gazu;

adiabatyczna (bez wymiany ciepła, Q = 0): ΔU = W — sprężanie ogrzewa, rozprężanie chłodzi.

Po co Ci to na maturze:

bilans ΔU = Q + W i rozpoznawanie przemian to rdzeń termodynamiki. Chwyt: ustal, co jest zerem (W przy izochorycznej, ΔU przy izotermicznej, Q przy adiabatycznej) — reszta wynika z bilansu.

Zapamiętaj: energia wewnętrzna gazu zmienia się przez ciepło i pracę: ΔU = Q + W. To zasada zachowania energii w wydaniu cieplnym.