Physique: transformer l'énergie entre les formes mécaniques et thermiques
Thermodynamique est l'étude de la manière dont l'énergie thermique (énergie thermique) et de l'énergie mécanique sont liés. Il est un sujet important dans la physique ainsi que dans l'ingénierie. Les ingénieurs doivent emploient principes thermodynamiques lorsque la chaleur est impliqué. Cela comprend la conception des réfrigérateurs, des climatiseurs, des automobiles, moteurs à réaction, et même des ordinateurs.
Une des idées les plus importantes au sein de ce sujet est la première loi de la thermodynamique, qui est une réaffirmation de la loi de conservation de l'énergie, en mettant l'accent sur l'idée que l'énergie mécanique et d'énergie thermique peuvent, en effet, être transformés en l'autre. Il déclare que le changement d'énergie d'un gaz est égal au montant le gaz est chauffé, plus la quantité de travail qui se fait sur ce gaz.
Voilà une bouchée, donc la première loi de la thermodynamique est généralement exprimée en une équation:
# 8710-U = Q + W
Dans cette équation, # 8710-U est la variation de énergie interne du gaz (à l'exclusion, par exemple, l'énergie due au mouvement de la boîte contenant le gaz) et d'un gaz parfaits est proportionnelle à la variation de température du gaz. Q est le montant que le gaz est chauffé, et W est la quantité de travail effectué sur le gaz. Si le gaz réchauffe ses environs (au lieu de l'environnement chauffer le gaz), puis Q est négative. De même, si le gaz ne fonctionne sur ses environs, puis W est négative.
Voici un exemple conceptuel: Imaginez un ballon rempli d'hélium. Qu'advient-il de la température du ballon si vous le pressez? Lorsque vous serrez un ballon, vous appliquez les forces à la surface de ce ballon sur une distance. En d'autres termes, vous ne travaillez sur le ballon. De la première loi de la thermodynamique, cela signifie que vous augmentez l'énergie interne, et donc la température, à l'intérieur du ballon. La température du ballon diminue ensuite à nouveau que le ballon se réchauffe son environnement (par suite de la deuxième loi de la thermodynamique).
Cet exemple peut sembler banal, mais si vous le comprenez, vous êtes bien sur votre chemin à la compréhension de la première loi de la thermodynamique, ainsi que la thermodynamique en général. En outre, cet exemple est similaire à ce que vous trouverez dans la technologie de tous les jours. Les deux réfrigérateurs et climatiseurs contiennent compresseurs qui agissent autant que le ballon décrit.
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