Premier principe de la thermodynamique
La toute première loi de la thermodynamique dit que l'énergie ne peut pas être créée ou détruite, mais qu'elle peut être modifiée. Cette loi est à la base du principe de conservation de l'énergie. Cela signifie que tout ce qui utilise de l'énergie change l'énergie d'un type d'énergie à un autre. Par exemple, l'exercice physique transforme l'énergie de la nourriture en énergie cinétique (mouvement). L'énergie ne peut pas être créée et ne disparaît jamais. Sauf pour le mouvement perpétuel qui reste un mystère. L'énergie ne fait que changer de forme. Les gens peuvent utiliser ces changements pour faire un travail utile. Les exemples de formes d'énergie en mécanique classique comprennent la chaleur, la lumière, l'énergie cinétique (mouvement) ou l'énergie potentielle. Cependant, dans la physique moderne, on considère qu'il n'y a que deux types d'énergie - la masse et l'énergie cinétique, bien que cela puisse ne pas être utile à ceux qui ne sont pas familiers avec une physique plus complexe.
La loi signifie que l'énergie totale de l'univers est une constante. Cependant, l'énergie peut être transférée d'une partie de l'univers à une autre.
La formulation la plus courante de la première loi de la thermodynamique utilisée par les scientifiques est la suivante
Histoire
James Prescott Joule a été la première personne à découvrir par des expériences que la chaleur et le travail sont convertibles.
Le premier énoncé explicite de la première loi de la thermodynamique a été donné par Rudolf Clausius en 1850 : "Il existe une fonction d'état E, appelée "énergie", dont la différence est égale au travail échangé avec l'environnement au cours d'un processus adiabatique.
Thermodynamique et ingénierie
En thermodynamique et en ingénierie, il est naturel de considérer le système comme un moteur thermique qui agit sur l'environnement, et d'affirmer que l'énergie totale ajoutée par le chauffage est égale à la somme de l'augmentation de l'énergie interne et du travail effectué par le système. Ainsi, δ W {\displaystyle \delta W}
est la quantité d'énergie perdue par le système en raison du travail effectué par le système sur son environnement. Pendant la partie du cycle thermodynamique où le moteur fonctionne, δ W est positif, mais il y aura toujours une partie du cycle où δ W est négatif, par exemple lorsque le gaz de travail est comprimé. Lorsque δ W {\displaystyle \delta W} représente le travail effectué par le système, la première loi est écrite :
d U = δ Q - δ W {\displaystyle \mathrm {d} U=\delta Q-\delta W\,}
Les gens ne sont pas d'accord sur le fait que l'énergie soit un chiffre positif ou négatif. Ainsi, δ Q {\displaystyle \delta Q}
est le flux de chaleur sortant du système, et δ W {\displaystyle \delta W} est le travail entrant dans le système :
d U = - δ Q + δ W {\displaystyle \mathrm {d} U=-\delta Q+\delta W\,}
En raison de cette ambiguïté, il est très important, dans toute discussion impliquant la première loi, d'établir explicitement la convention de signature en vigueur.
dU = la variation de l'énergie interne
Q = chaleur
W = travail
Pages connexes
- Deuxième loi de la thermodynamique
Questions et réponses
Q : Quelle est la première loi de la thermodynamique ?
R : La première loi de la thermodynamique est que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite ; elle ne peut que passer d'une forme à une autre.
Q : Qu'est-ce que le principe de conservation de l'énergie ?
R : Le principe de conservation de l'énergie signifie que tout ce qui utilise de l'énergie change l'énergie d'un type d'énergie à un autre.
Q : Les machines à mouvement perpétuel peuvent-elles exister ?
R : Non, les machines à mouvement perpétuel ne peuvent jamais exister car elles enfreindraient une loi fondamentale de la physique, qui stipule que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite.
Q : Quels sont les exemples de formes d'énergie en mécanique classique ?
R : Les exemples de formes d'énergie en mécanique classique comprennent la chaleur, la lumière, l'énergie cinétique (mouvement) ou l'énergie potentielle.
Q : Combien de types d'énergie existe-t-il en physique moderne ?
R : En physique moderne, on considère qu'il n'y a que deux types d'énergie : la masse et l'énergie cinétique, bien que cela puisse ne pas être utile à ceux qui ne sont pas familiarisés avec une physique plus complexe.
Q : L'énergie totale de l'univers est-elle constante ?
R : Oui, l'énergie totale de l'univers (ou de tout système fermé) est constante. Cependant, l'énergie peut être transférée d'une partie de l'univers à une autre.
Q : Quelle est la formulation la plus courante de la première loi de la thermodynamique utilisée par les scientifiques ?
R : La formulation la plus courante de la première loi de la thermodynamique utilisée par les scientifiques est que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite ; elle peut seulement être transférée ou convertie d'une forme à une autre.
